Je lepší teplejší výfuk?

Pokud nejste obeznámeni s výfuky, toto video rozebere základy:

Vzdálená adresa URL videa

1. Jaké jsou části výfuku?

Výfukové potrubí / hlavička
Toto je první kontaktní bod pro výfukové plyny poté, co opustí hlavu válce. Je to také běžně upgradovaná položka, kde jsou těžké lité rozdělovače vyměněny za trubicová záhlaví. Myšlenka modernizace výfukového sběrače obvykle spočívá ve zvětšení průměru výfukového potrubí a zvýšení vyplachování výfukových plynů tím, že se výfukové impulzy vyrovnají příznivým způsobem.

Katalyzátor
Toto je zařízení, které vám umožní stále dýchat vzduch, když jste na návštěvě Los Angeles. Z výfuku odvádí příchozí NOx, CO a nespálené uhlovodíky a „přeměňuje“ je na mnohem méně škodlivé N2, O2, CO2 a H2O.

Potrubí
Ideální není mít čerpadlo výfukových plynů přímo pod autem a naplňovat kabinu dýmy. K nasměrování vzduchu jinde budete potřebovat potrubí.

Rezonátor
Ačkoli to není nezbytná část výfukového plynu, je často součástí, protože pomáhá eliminovat hluk. Rezonátory pracují tak, že odmítají zvukové vlny a vzájemně se ruší, a obvykle jsou vyladěny na konkrétní frekvenci, při které je hluk motoru hlasitý nebo nežádoucí.

Tlumič
Existuje mnoho typů tlumičů hluku, ale cíl je do značné míry stejný: odstranit hluk. Jedním z nejběžnějších způsobů práce je přesměrování proudu vzduchu. Výfuk prochází podél porézních trubek, které umožňují, aby se výfukové plyny expandovaly do zvukově izolačního materiálu, čímž se minimalizuje hluk, který nakonec vychází z výfuku.

2. Proč by měl být výfuk vylepšen?

Když jsem se podíval na modernizaci výfukového plynu na mém autě, mým původním cílem bylo prostě zjistit, jestli to nezměnilo. Zvýší se nebo sníží výkon? Je důležité pochopit, že rychlost, ve které váš výfuk vystupuje, je jedním z klíčových prvků jeho výkonu. Když je váš motor na nízkých otáčkách, množství opouštěných výfukových plynů je nízké, takže rychlost výstupu výfukových plynů je nízká. Tuto rychlost můžete zvýšit pomocí menší trubky, ale tím se vytvoří omezení pro vyšší RPM.

Vyčisťování výfukových plynů zefektivňuje výfukový systém, protože protože vaše výfukové plyny pulzují z motoru (z každého výfukového zdvihu motoru), máte vysokotlakou oblast, která vede výfukový impuls, následovanou oblastí nízkého tlaku (s přechodem) . Tato oblast nízkého tlaku pomáhá vytáhnout další výfukový impulz, což znamená, že píst má méně práce, když vytlačuje výfukové plyny. Cílem je nakonec mít nejrychlejší rychlost výfuku s co nejmenším omezením (což samozřejmě není tak jednoduché jako psaní této věty).

Celým nápadem je zvýšit průměr výfukových plynů, jak se zvyšuje množství výfukových plynů, které motor vytváří. To snižuje omezení a umožňuje větší tok. Pokud jste upravili motor, budete muset také upravit výfuk, abyste umožnili větší průtok vzduchu.

Toto video vysvětluje logiku vyčerpání výkonu:

Vzdálená adresa URL videa

3. Výsledky testu z upgradu výfuku Integra

Pro svou Integru z roku 99 jsem nainstaloval zadní výfuk s vnitřním průměrem 2.25 palce oproti sériovému výfuku, který měl vnitřní průměr 1.8 palce. Toto je jediná úprava, která byla na autě pro testování. Výsledky jsou poněkud předvídatelné, ale rozhodně zajímavé se z nich poučit. Pro mé testování jsem provedl tři akcelerační jízdy v každém z 1., 2. a 3. převodového stupně, a to jak se standardním výfukem, tak s výfukem z aftermarketu. Vzal jsem průměr každého ze tří časů běhu, které jsou uvedeny níže:

Můžete vidět, že standardní výfuk byl ideální pro nižší rozsah otáček (o 0.73 procenta rychlejší), zatímco výfuk se zpětným chodem fungoval lépe, když jste se dostali do vyššího rozsahu otáček (3.09 procenta rychlejší). Další rozbor dat, která jsem měl, odhalil, že cat-back fungoval nejlépe v rozsahu 5000-6000 RPM. Pro úplné vysvětlení výsledků testu se podívejte na video níže:

Vzdálená adresa URL videa

Proč byste tedy měli upgradovat nebo neupgradovat výfuk, za předpokladu, že dosáhnete podobných výsledků?

Denní řidič
Pokud začínáte s vozem, který je zcela sériový a toto auto je vaším každodenním řidičem, dosáhnete lepšího výkonu na spodním konci se standardním výfukem a toto bude pravděpodobně rozsah otáček, ve kterém zůstanete. většinu jízdy.

Sledovat auto
Pokud se jedná o auto určené pro temperamentní jízdu, může mít smysl, i v případě sériového vozu, upgradovat výfuk. Pokud za jízdy (například na dráze) udržujete motor ve vyšším rozsahu otáček, budete těžit z nedostatku omezení, které poskytuje větší výfuk. To znamená, že výfuk bude mnohem smysluplnější, pokud skutečně zlepšíte výkon motoru.

Což nás přivádí k poslednímu bodu diskuse, Alexově MX-5:

Vzdálená adresa URL videa

4. Alexův MX-5 & Heat Wrapping

Kromě důvodů, které Alex zmínil pro tepelné obalování výfuku ve svém videu, jaké jsou pro to důvody? Napadá mě několik věcí:

Výhody:

• Teplo je energie. Pokud potřebujete energii tepla k pohonu něčeho v autě (například turbodmychadla), je logické, že chcete udržet co nejvíce tohoto tepla. To je jeden z důvodů, proč se v motorsportu setkáte s tepelným obalem s nucenou indukcí. To je také důvod, proč Mercedes ponechal svůj výfukový systém ve svém voze Formule 1 velmi malý, protože mu dává méně času na ztrátu tepla (a šetří váhu). Exponovaný výfuk vyzařuje teplo, a to je energie, kterou by jinak bylo možné sklízet. Jinými slovy, Alexova Miata připomíná jednu z největších technologií v motorsportu.
• Teplo je špatné pro váš příjem. Pokud je váš motorový prostor velmi horký, teplota sání se zvýší. Všichni jste ten příběh slyšeli – méně hustého vzduchu znamená méně kyslíku a méně energie. Tepelné obalování výfuku může v některých případech snížit teplotu motorového prostoru a místo toho odvádět více tohoto tepla z výfukového potrubí.
• Jak se výfuk ochlazuje, zpomaluje se. Udržování vysokých teplot výfukových plynů udržuje vysokou rychlost, což zlepšuje čištění výfukových plynů.

Nevýhody:

• Po přečtení několika záručních podmínek se zdá velmi běžné, že zabalení výfuku bude mít za následek zrušení záruky na danou položku. Znamená to, že se váš výfuk přehřeje a praskne/selže? Ne nutně, ale také to znamená, že výrobce nenavrhuje přesně produkt, který by dlouhodobě vydržel teplo. Pokud používáte výfuk krátkodobě pro motorsport, nemusí to být velký problém. Pokud je to každodenní řidič, je to něco k zamyšlení. V ideálním případě chcete otestovat před a po zabalení výfuku, abyste viděli, jaké zvýšení výkonu z toho plyne, a využít tyto znalosti pro budoucí úsilí, abyste zjistili, zda to stojí za to, nebo ne.

Pokud jde o výfuky a úpravu vašeho auta obecně, o to opravdu jde, ne? Můžete si vše spočítat, navrhnout to s nejlepšími úmysly, ale nakonec to musíte vyzkoušet, abyste zjistili, jaké jsou skutečné zisky výkonu.

Izolace výfukového systému vozidel má řadu výhod pro zvýšení výkonu, zejména u vozidel s přeplňováním nebo přeplňováním. Pokud jde o zlepšení výkonu, klíčovým faktorem je rychlost výfukových plynů (EGV), která souvisí s teplotou výfukových plynů (EGT). Na druhé straně izolace výfukového systému výrazně snižuje množství tepla vyzařovaného výfukovým systémem uvnitř motorového prostoru a pod vozidlem. To snižuje množství škodlivého tepla, kterému jsou vystaveny součásti v blízkosti výfukového systému, což vede k delší životnosti součástí a správné funkci, aniž by teplo bylo hlavním faktorem.

Následujte, jak rozebereme výhody udržení většího tepla ve výfukovém systému.

Aplikace s přeplňováním

U aplikací přeplňovaných turbodmychadlem izolování „horké strany“ turbodmychadla a udržování většího tepla uvnitř pomáhá mnoha způsoby.

Výhody Turbo Shield

• Výrazně snížené teploty pod kapotou
• Zvýšené teploty výfukových plynů, které zlepšují výkon turbodmychadla
• Snížený čas šoupátka turbodmychadla
• Kratší doba trvání a nižší otáčky motoru potřebné k dosažení maximálního posílení

Turbodmychadlo je účinný způsob, jak zvýšit výkon motoru. Na rozdíl od kompresoru, který vyžaduje, aby se mechanická energie motoru otočila a vytvořila výkon (známý jako parazitní ztráta výkonu), turbodmychadlo nevyžaduje mechanickou energii z motoru k vytvoření posílení. Využívá tepelnou energii generovanou motorem a přeměňuje tuto tepelnou energii na mechanickou energii pro pohon kompresorové strany turbodmychadla, aby se dosáhlo zvýšení točivého momentu a výkonu. To je důvod, proč je využití co největšího množství tohoto tepla důležité pro maximální výkon turbodmychadla a proč je provoz turbo štítu rozhodující pro maximální výkon.

VÝŠE: Pomocí tepelného zobrazování můžete vidět, jak horká je výfuková strana typického turbodmychadla. Turbo přeměňuje teplo na mechanickou energii, která se používá k roztočení kompresorové strany turbodmychadla. Čím více tepla máte, tím více mechanické energie jej můžete přeměnit na pohon turbodmychadla, aby bylo nabití rychlejší a ve větším množství.

Přidání krytu turba k vašemu turbodmychadlu pomáhá zvýšit výkon turbodmychadla spolu se snížením teplot pod kapotou. Četli jste to ve všem, co zveřejňujeme a týká se naší světové třídy, turbo štítů Made in America. Tím, že budete udržovat více tepla ve výfukové straně turba, zvýšíte EGT (Exhaust Gas Temperatures), což následně zvýší tlak výfukových plynů (EGP), což zvýší rychlost výfukových plynů (EGV). Tím se zkracuje doba turbo spoolingu, šance na chvění turbodmychadla a pomáhá vám rychleji dosáhnout maximálního výkonu. Ale co přesně je věda za těmito výsledky? Za tímto účelem je čas na základní lekci fyziky, která vysvětluje základy toho, co se děje.

Pokud jde o výfukové plyny a turbodmychadla, existuje přímý vztah mezi EGT a tlakem výfukových plynů. S nárůstem EGT roste i tlak výfukových plynů. To zase zvyšuje rychlost výfukových plynů, což zvyšuje rychlost navíjení turba. Existuje „sladké místo“, kde je vztah mezi EGT a EGP lineární a nárůst teploty přímo koreluje se zvýšením tlaku a rychlosti. Po tomto sweet spotu lineární vztah končí a nárůst EGP se zvyšuje mnohem rychleji, než se zvyšuje EGV. To vede k vážnému nárůstu protitlaku na výfukové straně turba, což může negovat jakékoli pozitivní množství posilování generované na straně kompresoru. V této situaci vstupují do hry wastegate, aby se předešlo tomu, že protitlak dosáhne dostatečně vysoké úrovně, aby mohl poškodit motor.

VÝŠE: Díky tepelnému štítu Lava Turbo Heat Shield na výfukové straně turbodmychadla je nárůst tepla udržovaný ve výfukové straně turbodmychadla viditelný prostřednictvím tepelného zobrazování. Udržování většího množství tepla ve skříni turbíny turbodmychadla zvyšuje množství tepla, které může turbo přeměnit na mechanickou energii pro pohon turbokompresoru. Nárůst zadrženého tepla se promítá do zvýšených teplot výfukových plynů, což zvyšuje tlak výfukových plynů dříve, jak se zvyšují otáčky motoru. Tím se zrychlí rychlost výfukových plynů, což zkrátí dobu šoupátka turbodmychadla a dobu, za kterou turbodmychadlo vygeneruje maximální kalibrovaný výkon.

Použití turbo přikrývky, jako je Heatshield Products Lava Turbo Heat Shield izoluje výfukovou stranu turbodmychadla a udržuje značné množství tepla v samotné skříni, což zvyšuje rychlost nárůstu teploty výfukových plynů procházejících turbodmychadlem a zvyšuje rychlost zvýšení tlaku a zrychlení výfukových plynů roztočení turba. To vede ke kratším dobám navíjení a omezení chvění turba.

S tím souvisí izolace výfukového systému za skříní turbodmychadla. Když je svodová trubka obalena materiálem, jako je Lava Exhaust Wrap nebo Heatshield Armor izolace výfuku, teplo udržované v systému pomáhá udržovat zvýšené EGT a EGV, které pomáhají s výkonem turbodmychadla. Pomáhá také s čištěním výfukových plynů (za chvíli to pokryje), což poskytuje další výhody.

Nezesílené a přeplňované aplikace – čištění výfukových plynů

Během a výfukového cyklu motoru (kdy jsou vyčerpané plyny ze spalovacího procesu extrahovány ze spalovací komory) čím více výfukových plynů můžete zachytit ze spalovací komory/válce, tím účinnější bude spalovací proces v dalším cyklu a tím větší výkon bude váš motor může udělat. Izolace výfukového systému a výsledné zvýšení EGV pomáhá odvádět více výfukových plynů ze spalovací komory. V posílených a nezesílených aplikacích to povede ke zvýšení výkonu motoru. V závodních aplikacích může extra získaný výkon stačit na to, aby byl rozdíl mezi výhrou a prohrou. Na ulici bude účinnější motor (kromě většího výkonu) také svědkem vyšší účinnosti, dlouhé životnosti (pokud z motoru pokaždé, když usednete za volant, nevymlátíte čmudla) a celkového výkonu.