A Kipufogó Szűkítő Szerepe és Működése az Autó Teljesítményében
A belső égésű motorok kulcsfontosságú elemei a kipufogórendszerek, melyek a motorból távozó égéstermékek elvezetésére szolgálnak. Bár látszólag elhanyagolható komponensnek tűnhetnek, mind a benzin-, mind pedig a dízelüzemű járműveknél jelentős hulladékhőt termelnek az égési folyamat során, és létfontosságú szerepet töltenek be a járművek működésében és teljesítményében. A kipufogócsövet gondosan úgy kell megtervezni, hogy a gázok áramlása a lehető leggördülékenyebb legyen.
A Kipufogórendszer Alapjai és Alkatrészei
A kipufogórendszer több részből áll, amelyek mindegyike hozzájárul a motor optimális működéséhez és a károsanyag-kibocsátás csökkentéséhez:
Leömlő
A legtöbb sorozatgyártású motorban az leömlő egy olyan szerelvény, amely két vagy több henger kipufogógázát egy csőbe gyűjti össze. A raktáron gyártott autókban az leömlőcsövek gyakran öntöttvasból készülnek, és olyan anyagtakarékos tervezési jellemzőkkel rendelkezhetnek, mint például a legkevesebb fém felhasználása, a legkevesebb hely elfoglalása, vagy a legalacsonyabb gyártási költség. A hatékonyság hiánya általában a belső égésű motor és hengereinek természetéből adódóan jelentkezik. Mivel a hengerek különböző időpontokban gyújtanak, a kipufogógáz különböző időpontokban hagyja el őket, és előfordulhat, hogy az egyik hengerből kilépő gáz nyomáshullámai nem távoznak teljesen a kipufogórendszeren keresztül, amikor egy másik henger kerül sorra.
A motor teljesítményének növelésének általános módszere a továbbfejlesztett leömlők használata. A megnövekedett teljesítmény oka gyakran a csövek nagyobb keresztmetszete (a kipufogógázok ellenállásának csökkentése) és/vagy a csőhosszak olyan kialakításának köszönhető, hogy a nyomáshullám segíti a kipufogógáz-elvezetést.
Katalizátor
Az autó katalizátorának fő célja a szénhidrogének, szén-monoxid és nitrogén-oxidok légkörbe történő káros kibocsátásának csökkentése. Úgy működnek, hogy a szennyezett kipufogógáz-komponenseket vízzé és szén-dioxiddá alakítják. A katalizátorok ellennyomást okozhatnak, ha nem a szükséges áramlási sebességre vannak tervezve, vagy ha eltömődtek. Ilyen helyzetekben a katalizátor korszerűsítése vagy eltávolítása növelheti a teljesítményt magas fordulatszámon.
Kipufogórendszerek katalizátor nélkül
Kipufogócsövek és Szűkítők
A kipufogórendszer egyes alkatrészeit összekötő csöveket kipufogócsőnek nevezzük. Fontos megjegyezni, hogy ha az átmérő túl kicsi, a teljesítmény nagy fordulatszámon csökken. A két kipufogócsővel felszerelt autókon gyakran keresztcsövet használnak a két cső összekapcsolására.
A kipufogó szűkítő, mint az Univerzális Rozsdamentes Acél Kipufogó Cső Szűkítő, kiváló megoldás szívó- és kipufogórendszerek építéséhez vagy átalakításához. Átmérője, például 2"-2.5" (51-63mm), biztosítja a pontos illeszkedést és megbízható csatlakozást a különböző csőrendszerek között. A termék anyaga, mint a 304-es rozsdamentes acél (304SS), garantálja a hosszú élettartamot, a korrózióállóságot és a hőállóságot. Ezek a szűkítők lehetővé teszik a különböző átmérőjű csövek összekapcsolását, optimalizálva a gázáramlást vagy éppen a rendszerek rugalmas illesztését.
Hangtompítók és Rezonátorok
Az eredeti hangtompítók általában csökkentik a kipufogócső zajszintjét azáltal, hogy visszaverik a hanghullámokat a kipufogó hátuljáról, elejéről és oldaláról. A palack hangtompítók (más néven “ágyúk” vagy “hotdogok”) olyan egyenes kialakítású hangtompítók, amelyek egy belső perforált csőből, egy külső tömör csőből és a két cső közötti üvegszálas hangszigetelésből állnak. Gyakran kisebb az ellennyomásuk, mint az eredeti kipufogódoboké, de nem hatékonyak a zajszint csökkentésében.
A hangtompítók másik elterjedt típusa a kamrás hangtompító, amely a tágulási kamra üregében koncentrikus vagy excentrikus csövek sorozatából áll. Ezek a csövek lehetővé teszik a hang bejutását, és a hanghullámokat visszaverik a cső zárt, lapos végeiről. A rezonátorok olyan csőszakaszok, amelyek nagyobb átmérőre tágulnak, és lehetővé teszik a hanghullámok visszaverődését a falakról és kioltják, ezáltal csökkentik a zajszintet. Teherautóknál előfordul, hogy a hangtompító keresztben van a fülke eleje alatt, és a kipufogócsöve oldalra fúj (jobb oldalt, ha bal oldalon vezet, bal oldalt, ha jobb oldalon van a volán).
Kipufogóvég
A kipufogócső végső hosszának vége, ahol a gázok a szabadba távoznak, általában a kipufogórendszer alkatrészének egyetlen látható része a járműben. Gyakran csak egyenes vagy ferde vágással végződik, de tartalmazhat egy díszes kipufogócsonkot is. Gyakran nagyobb csőből áll, mint a kipufogórendszer többi része.
Kipufogó tisztítás tippek és trükkök
A Wastegate: A Turbónyomás Szabályozásának Esszenciális Eleme
A turbós autók turbónyomása wastegate nélkül kontrollálatlanul emelkedne a terheléssel egyenes arányban mindaddig, amíg az autó motorja, vagy maga a turbófeltöltő el nem halálozik. Éppen ezért szükség van egy olyan eszközre, amely segítségével a turbó által előállított maximális turbónyomás korlátozható. A wastegate magyar fordítása talán a legszerencsésebben a megkerülő-szelep lehetne. A wastegate tulajdonképpen egy nyomásérzékeny szelep, ami a turbónyomás szabályozására szolgál.
Működési Elv
Amikor a kipufogó gáz nyomása a turbó és a hengerfej között egy bizonyos nyomásértéket átlép, akkor a wastegate szelepe kinyit, és a kipufogó gáz a turbót megkerülve, annak további pörgetése nélkül távozik a motorból. Az, hogy a wastegate milyen nyomásértéknél nyit ki, az a szelepben található ellentartó rugó erejétől függ.
A wastegate működési lépései:
- Nyomsz egy kövér gázt, így a motor a terhelés következtében elkezd nagymennyiségű kipufogógázt fújni a turbóba.
- A turbó szépen felpörög, és feltölti a motort nagynyomású levegővel, így nagyobb teljesítményre teszi képessé a mechanikát.
- A turbó már felépítette a kívánt maximális nyomást (pl. 1.0 BAR), de a motor még messze a leszabályzási fordulattól, te pedig továbbra is tövig állsz a gázon.
- Ekkor a wastegate szelepe kinyit, a kipufogó gáz egy része pedig úgy távozik a motorból, hogy a turbót jobban nem pörgeti már meg, tehát a turbónyomás nem emelkedik nagyobb értékre.
Hogyan működik? Turbófeltöltő (animáció)
Típusok: Belső és Külső Wastegate
Létezik külső és belső wastegate. A működésük mindkét esetben ugyanazon elv szerint történik, lényegi különbség csak az elhelyezkedésük a turbóhoz képest.
- Belső wastegate: A szelepe a turbón található. Becenevén hívják drukk-labdának is. A belső wastegate-es turbókon egy EVC vezérléshez használatos ellennyomás csatlakozást találhatsz. Angolul ezt hívják swinger típusú nyomásvezérlésnek. Nagyon ritkán akad kétkamrás belső wastegate is, ezeknek a működése ugyanaz, mint a külső wastegate-eké.
- Külső wastegate: A turbótól teljesen külön egységet képez. A leömlő azon részére szerelik, ami a turbó és a hengerfej között található, röviden a turbó előttre hegesztik. A külső wastegate-eket hívják kétkamrás wastegate-eknek is, mivel ezeken mindig két ellennyomás csatlakozást találsz. Angolul ezt nevezik popet típusú vezérlésnek.
Nem igazán lehet választ adni arra a kérdésre, hogy melyik a jobb (a külső, vagy a belső). A gyakorlatban a gyári autókon szinte mindig belső wastegate-es turbót találtok, míg a tuningolt autókon legtöbbször külső wastegate látja el a nyomásszabályzás feladatát. Talán ennek az a magyarázata, hogy a belső wastegate-eknek viszonylag kicsi a keresztmetszete, ezért nagy turbó esetén nem tudnak elegendő kipufogó gázt elengedni a turbó elől.
Wastegate Méretezése
A külső wastegate-eket a szelep átmérőjük alapján szokás emlegetni. Jellemzően 38, 40, 50 és 60mm-es külső wastegate-ek kaphatóak. A különböző szelepméret a teljesítmény illesztését szolgálja. Nagyobb motor nagyobb turbónyomásának előállításához nagyobb wastegate szelep kell. Nagyon fontos a wastegate méretének pontos megválasztása. Ha túl kicsi a szelep, akkor nagy nyomáson lesznek gondjaid (nyomás-kúszás), ha túl nagy szelepet vettél, akkor pedig nehézkesen tudsz kis nyomást stabilan előállítani. Ezek az értékek csak ajánlottak, nem szabad őket szentírásnak tekinteni! A gyakorlatban sokféle variáció működik hibátlanul ezektől eltérő méretezéssel. Akadnak 1000 lóerős autók 40mm-es wastegate-tel, de láttam már 2000-es motort 400 lóerővel 60mm-es wastegate-tel is hibátlanul működni. A gyakorlat szerint az alulméretezés a fontosabb probléma, amire oda kell figyelned!
| Wastegate átmérő | Ajánlott motor hengerűrtartalom | Ajánlott teljesítmény |
|---|---|---|
| 38mm | 2000ccm-ig | 300 lóerőig |
| 40mm | 2500ccm-ig | 400 lóerőig |
| 50mm | 3000ccm-ig | 500 lóerőig |
| 60mm | 3000ccm felett | 600 lóerő felett |
Dump Cső és Nyomásérték
Meg kell még említenünk, hogy a külső wastegate használata esetén a szelepen keresztül elengedett felesleges kipufogó gázt lehetőséged van a kipufogó rendszerbe visszavezetés nélkül, egy külön úgynevezett dump (eleresztő) csövön keresztül a szabadba engedni. Ennek hangos süvítés a velejárója, amit előszeretettel alkalmaznak a tuning guruk. A belső wastegate erre nem ad lehetőséget.
A wastegate másik adata a nyomásérték. Szokás őket így emlegetni pl.: 38mm-es 1BAR-os wastegate. Ezesetben arról van szó, hogy a wastegate ellentartó rugója olyan erős, hogy a wastegate érezhetően 1BAR turbónyomás értéknél engedi el olyan mértékben a kipufogógázt, hogy a töltés már nem nő tovább. Természetesen a wastegate szelep nem csak teljesen zárva, és nyitva van a folyamat alatt, hanem a szélső érték előtt is kinyit részlegesen, illetve a mechanika tehetetlensége miatt egy kicsit késve nyit ki. Emiatt következhet be a nyomás hirtelen felépülésekor a nyomásmérő órán gyakran látható kilengés: a felső értéknél egy rövid pillanatra feljebb kúszik a mutató, majd visszaesik a rugó értékének megfelelő maximális nyomásra.
Elektronikus és Manuális Turbónyomás Szabályozók
A fent leírt jelenség kiküszöbölésére, és egyben egy sokkal precízebb és stabilabb nyomás-szabályozásra találták ki az elektronikus nyomás szabályozókat (EVC-ket). Ahhoz, hogy EVC-vel tudd vezérelni a turbónyomásodat, a wastegate szelepét a turbód által előállított ellennyomással kell befolyásolnod. Az EVC a töltőnyomást arra használja fel, hogy a wastegate rugójának értékénél nagyobb nyomáson tudd üzemeltetni a turbót, és bizonyos esetekben a nyomás stabilitását és annak gyorsabb felépülését is elő tudod idézni az EVC segítségével.
Meg kell említenünk a manuális, vagy kézi turbonyomás szabályozókat (angolul manual boost controller). Ezzel az egyszerű mechanikus eszközzel (gyakorlatilag egy golyós csap) külső wastegate esetén ellennyomást tudsz engedni a wastegate egyik kamrájára, belső wastegate esetén pedig el tudsz engedni egy kis levegőt a wastegate membránja elől, így növelni tudod a turbód legfelső nyomás értékét. Ez a módszer nem ad stabil nyomásértéket. Az EVC-kénél nagyobb ingadozás és hőmérséklet függés az olcsóság ára.
A Wastegate Alkatrészei
Az alábbi ábrán egy külső wastegate látható, melynek főbb alkatrészei:
- Boost controller port: az EVC egyik ellennyomás csatlakozása.
- Spring: rugó.
- Diaphragm: membrán.
- Compressor reference port: az EVC másik ellennyomás csatlakozása.
- Plunger: szelep.
- Dump tube: a felesleges kipufogógázt eleresztő cső.
- Manifold: hengerfej (kipufogó csatlakozás).
A külső wastegate-ekben szokás rugót cserélni, hogy a nyomás fix, mechanikai értékét egyszerűen és olcsón növeld, vagy csökkentsd. A rugó maga egyszerűen cserélhető, és akár vezérlés nélküli, akár vezérelt a wastegate-ed, a nyomás alsó értéke mindig a rugótól fog függni. Sem az EVC, sem a manuális szabályozó nem tud a rugóénál kisebb nyomásértéket előállítani.