Układ wydechowy jest ważną częścią silnika samochodowego. Wpływa to nie tylko na osiągi silnika, ale także na kontrolę emisji i hałasu pojazdu. Przyjrzyjmy się bliżej różnym elementom układu wydechowego i ich działaniu.
Bezwładność wydechu
Gaz ma pewną bezwładność podczas procesu przepływu, a bezwładność spalin jest większa niż bezwładność wlotu. Wykorzystanie energii bezwładności spalin pozwala na poprawę efektywności spalin, co jest szczególnie istotne w silnikach o wysokich osiągach. Wiele osób uważa, że podczas suwu wydechu spaliny są wypychane przez tłok, jednak w rzeczywistości, gdy tylko zawór wydechowy się otworzy, z zaworu wydechowego zostanie wyrzucona duża ilość spalin z bardzo dużą prędkością. W tym momencie stan nie jest wypychany przez tłok, ale sam wyrzucany pod ciśnieniem. Gdy spaliny dostaną się do rury wydechowej, natychmiast rozszerzają się i rozprężają, tworząc stan podciśnienia.
Impuls wydechowy
Impuls wydechowy to fala ciśnienia przenoszona w rurze wydechowej, tworząc falę ciśnienia. Energię fali nadciśnienia i fali podciśnienia można wykorzystać do poprawy wydajności wlotu i wydechu. Energia fali nadciśnienia i fali podciśnienia jest taka sama, ale kierunek jest przeciwny.
Fala ciśnienia
Kiedy spaliny przechodzą przez różne przestrzenie przekroju poprzecznego, powstaje różnica ciśnień, tworząc falę ciśnienia. Maksymalna fala ciśnienia występuje zwykle na końcu rury wydechowej, a fala ciśnienia jest przenoszona tam i z powrotem pomiędzy otworem wydechowym a zaworem wydechowym. Im więcej odbić, tym mniej energii pozostało do wygenerowania nowej fali ciśnienia. Aby wykorzystać falę ciśnienia, bardzo ważny jest czas otwarcia zaworu wydechowego. Jeśli po otwarciu zaworu wydechowego wytworzy się podciśnienie, można poprawić wydajność wydechu. Aby zmienić czas nadejścia fali podciśnienia, należy uwzględnić długość rury wydechowej, ponieważ prędkość przewodzenia fali ciśnienia pozostaje niezmieniona.
Zjawisko ssania
Spaliny dostające się do kolektora powodują zasysanie innych niespowietrzonych rur z powodu bezwładności przepływu. Spaliny z sąsiednich rur są zasysane. Zjawisko to można wykorzystać do poprawy wydajności spalin. Kiedy jeden cylinder się wyczerpie, następny zaczyna się wyczerpywać. Rury wydechowe są łączone w oparciu o cylinder odpowiadający zapłonowi jako standard grupowania, a inna grupa rur wydechowych jest łączona, tworząc typ 4 w 2 w 1, wykorzystując zjawisko ssania do wspomagania wydechu.
Tłumik
Jeśli spaliny o wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem wydzielane przez silnik zostaną odprowadzone bezpośrednio do atmosfery, gaz będzie się szybko rozszerzał i będzie wytwarzał duży hałas. Dlatego wymagane jest urządzenie chłodzące i wyciszające. Wewnątrz tłumika znajduje się wiele otworów i komór rezonansowych, a wewnętrzna ściana wykonana jest z bawełny pochłaniającej dźwięk z włókna szklanego, która pochłania wibracje i hałas. Najpopularniejszym typem jest tłumik rozprężny, który musi mieć wewnątrz długą i krótką komorę. Ponieważ do eliminacji dźwięków o wysokiej częstotliwości potrzebna jest komora rozprężna o krótkiej lufie, a komora rozprężna o długiej lufie służy do eliminacji dźwięków o niskiej częstotliwości. Jeżeli używana jest tylko komora rozprężna o tej samej długości, można wyeliminować tylko jedną częstotliwość akustyczną. Chociaż decybel jest zmniejszony, nie może on wytworzyć dźwięku akceptowalnego dla ludzkiego ucha. W końcu projekt tłumika musi uwzględniać to, czy dźwięk wydechu silnika może zostać zaakceptowany przez konsumentów.
Dzięki rozsądnej konstrukcji i konfiguracji tych elementów układ wydechowy może nie tylko poprawić osiągi silnika, ale także zmniejszyć zanieczyszczenie hałasem, dzięki czemu samochód działa płynniej i wydajniej.
