U dvouválcového motoru má konstrukce výfuku přímý vliv na odvádění spalin, plnění válců, průběh výkonu i charakter motoru. Stejně dlouhé svody mohou pomoci zajistit, aby měly spaliny z každého válce stejnou dráhu v čase, ale jejich délka není univerzálně daná: může se lišit, pokud je rozdíl vypočítaný s ohledem na pořadí zapalování, otáčky a požadovaný průběh výkonu.
Laděný výfuk nefunguje pouze jako volná trubka, která má co nejméně bránit odchodu spalin. Využívá také tlakové vlny vznikající při výfukových taktech, jejich odrazy, délku a průměr potrubí i okamžik, kdy se jednotlivé proudy spalin setkají ve společné části systému.
Proč se u dvouválce řeší délka svodů
Stejně dlouhé by měly být proto, aby měly spaliny z každého válce stejnou dráhu v čase. Tím že každý válec vyfukuje dávku v jinou dobu, se vždy jeden válec do hlavní spojené trubky dostane tehdy, kdy z druhého válce nic nejde.
Laicky tedy nejdou dvě tlakové dávky z obou trubek současně do té středové. To je jako pustit vodu ze dvou hadiček do jedné hadičky najednou. Ta jedna hadička to vše nepojme a vznikne odpor, který pak brání spalinám odcházet z válců a to pak snižuje výkon.
Smyslem takového uspořádání je sladit okamžik, kdy tlaková vlna z jednoho válce dorazí do společné části výfuku, s pracovním cyklem druhého válce. Pokud jsou svody výrazně rozdílné, mohou mít jednotlivé válce odlišné podmínky pro odvod spalin a výfukové pulzy se nemusí ve vhodný okamžik podporovat.
PS: délka trubek by se samozřejmě mohla lišit, pokud si to někdo spočítá. Ale pořád vycházím jen z toho, že do sbíhajícího se dílu, by měla vždy projít jen jedna tlaková dávka.
Stejně dlouhé svody nejsou jediným správným řešením
Stejná délka potrubí představuje především výchozí konstrukční princip, nikoli absolutní pravidlo platné pro každý dvouválec. Délka, průměr, tvar kolen a způsob spojení svodů se volí podle konkrétního motoru, jeho časování, pracovních otáček a požadovaného průběhu točivého momentu.
U některých motorů může být účelné použít rozdílné délky svodů, pokud jejich rozdíl odpovídá časování zapalování a potřebnému posunu tlakových vln. Rozdílná délka tedy sama o sobě neznamená chybu; problém nastává tehdy, když není součástí promyšleného návrhu.
Jak laděný výfuk ovlivňuje motor
Výfuk odvádí spaliny z válce, ale zároveň ovlivňuje tlakové poměry u výfukového ventilu. Při otevření ventilu proudí z válce tlaková dávka a vytváří tlakovou vlnu, která se šíří potrubím. Na změnách průřezu, ve spojích, rezonátorech a tlumiči se tato vlna odráží.
Vhodně načasovaná odražená vlna může pomoci odstranit spaliny z válce a snížit tlak v okolí výfukového ventilu. Tím se zlepší výplach válce a může vzniknout více prostoru pro čerstvou směs. Nevhodně načasovaná vlna může naopak odvod spalin zhoršit nebo vytlačit část čerstvé směsi do výfuku.
U čtyřtaktního motoru se při překrytí ventilů mohou v určitém okamžiku otevřít sací i výfukový ventil. Tento stav může pomoci rychlejšímu výplachu válce, ale jeho účinek závisí na otáčkách a na vlastnostech celého výfukového systému.
Bez odporu v podobě tlumiče může výfuk změnit proudění plynů a ovlivnit spotřebu i chod motoru. Samotné odstranění odporu proto automaticky neznamená zvýšení výkonu v celém rozsahu otáček.
Ostré koleno a jeho důsledky
Ostrý ohyb svodu mění směr proudění náhle. V takovém místě mohou vznikat větší turbulence, lokální tlakové ztráty a nerovnoměrné proudění, takže spaliny neodcházejí tak plynule jako v pozvolnějším kolenu.
Ostrý úhel může rovněž narušit šíření tlakových vln. Výfuk přitom nepracuje jen s průměrným průtokem, ale také s rychlými pulzy vznikajícími při jednotlivých výfukových taktech. Tvar svodu proto ovlivňuje nejen odpor potrubí, ale i to, jak se tlakové vlny odrážejí a vracejí k výfukovému ventilu.
Ne každý ostrý ohyb však musí znamenat zásadní problém. Jeho vliv závisí na úhlu, poloměru ohybu, průměru potrubí, délce svodu, otáčkách motoru a na tom, zda se nachází před nebo za místem, kde se výfukové pulzy spojují.
Výfukový systém není jen trubka a tlumič
Vliv výfuku na motor určují zejména délka a průměr svodů, tvar kolen, pořadí a rozestupy výfukových pulzů, způsob spojení svodů, případné rezonátory a konstrukce tlumiče.
- Svod odvádí spaliny od výfukového kanálu nebo ventilu a ovlivňuje první část šíření tlakové vlny.
- Spojení svodů určuje, jak se jednotlivé tlakové pulzy setkají ve společné části potrubí.
- Rezonátor může upravovat proudění a chování tlakových vln v určitém rozsahu otáček.
- Tlumič snižuje hluk a zároveň vytváří určitý odpor a objem, který se podílí na celkovém naladění systému.
- Průměr potrubí ovlivňuje rychlost proudění i velikost tlakových ztrát.
Příliš malý průměr zvyšuje odpor při vysokém průtoku. Příliš velký průměr může snížit rychlost proudění a zhoršit účinek tlakových pulzů v nižších a středních otáčkách. Výsledkem proto nemusí být nejvyšší špičkový výkon, ale změna celého průběhu výkonu.
Vliv výfuku na výkon v různých otáčkách
Výfuk naladěný na určité otáčky může motoru pomoci v daném pásmu, ale nemusí být optimální v celém rozsahu. Změna délky nebo průměru potrubí posouvá účinek výfukových tlakových vln a může změnit místo, kde motor dosahuje nejlepšího plnění.
Výfuk proto může zvýšit výkon ve vysokých otáčkách a současně zhoršit pružnost v nízkých otáčkách. Stejně tak může systém zaměřený na točivý moment v nižších otáčkách omezit maximální výkon ve špičce.
U automobilů je jasně vidět, že cena a náklady jsou prioritou číslo jedna, proto se svodům mnohdy nedává taková pozornost a pro dva tři koně navíc v maximálních otáčkách jsou výkony zanedbatelným prvkem.
U motorek se to tedy může objevit také, že jsou svody prostě špatně. Nežijte v domnění, že tak jak ty motorky nebo auta jsou postavené, jsou postavené v každém ohledu dobře, a že konstruktéři ví co dělají (no oni samozřejmě ví, ale love vole).
Vliv tlumiče na chod motoru
Tlumič není pouze zařízení určené ke snížení hluku. Jeho vnitřní objem, průchodnost, přepážky, perforované trubky a případné výplně ovlivňují odpor proudění i odrazy tlakových vln.
Volně průchozí tlumič může snížit některé tlakové ztráty, ale tím se zároveň změní tlakové poměry v celém výfuku. Pokud motor využívá konkrétní tvar a objem výfukového systému, příliš otevřený tlumič může zhoršit plnění v některých otáčkách.
U výfuku, který tvoří nerezová trubka zakončená válcem a který je téměř volně průchozí, záleží na skutečném vnitřním uspořádání. Samotná přítomnost drátěnky nebo jiné výplně ještě neurčuje, jak bude systém fungovat; rozhodující je průřez, délka, objem a způsob vedení plynů.
Výfuk u čtyřtaktního a dvoutaktního motoru
U čtyřtaktního motoru výfuk především ovlivňuje odvod spalin, výplach při překrytí ventilů a tlakové poměry v okolí výfukového ventilu. Účinek se projevuje hlavně změnou průběhu výkonu, odezvy motoru a případně směsi.
U dvoutaktního motoru má výfuk ještě výraznější úlohu při výměně náplně válce, protože pracovní cyklus probíhá jinak než u čtyřtaktu. Laděný výfuk může využít odražené tlakové vlny k tomu, aby pomohl vrátit část čerstvé směsi zpět do válce.
Dochází k vratnému vyplachování válce, kde nespálená směs putuje znovu zpět do válce a ten se tak rychleji plní a motor dosáhne vyšších otáček.
Tento princip ale funguje pouze v určitém rozsahu otáček, pro který je výfuk navržen. Výrazná změna potrubí nebo tlumiče proto může u dvoutaktu změnit výkon mnohem citelněji než u běžného čtyřtaktního motoru.
Může špatně zvolený výfuk zkrátit životnost motoru?
Samotný výfuk obvykle nezpůsobí okamžité mechanické poškození motoru, ale nevhodná změna může ovlivnit teplotu, směs, otáčky a zatížení motoru. Pokud motor po úpravě pracuje s nevhodným množstvím paliva, může se změnit tepelné zatížení a dlouhodobá spolehlivost.
Riziko vzniká také tehdy, když otevřenější výfuk umožní motoru dosahovat vyšších otáček, než na jaké byl původně používán, nebo když se změna výfuku spojí s nevhodným nastavením karburace či vstřikování.
U čtyřtaktního motoru proto nelze posuzovat výfuk odděleně od sání a palivového systému. U dvoutaktu je nutné zohlednit také konkrétní nastavení motoru, protože výfuk je důležitou součástí jeho plnění.
Jak posuzovat návrh výfuku u dvouválce
- Určit pořadí zapalování a časové rozestupy pulzů.
- Změřit nebo stanovit délku jednotlivých svodů.
- Porovnat průměry potrubí a tvar kolen.
- Posoudit místo a způsob spojení svodů.
- Zohlednit požadované pásmo otáček.
- Vyhodnotit konstrukci rezonátoru a tlumiče.
- Po úpravě zkontrolovat chod motoru, směs a tepelné zatížení.
Nejdůležitější není slepě dodržet jednu konkrétní délku, ale sladit celý systém s motorem. Stejně dlouhé svody mohou být vhodným řešením pro rovnoměrné podmínky obou válců, zatímco rozdílné délky mohou být správné tehdy, když kompenzují časování a jsou součástí výpočtu.
Pro maximální výkon se doporučuje instalaci a ladění výfuku svěřit odborníkům.
