Autoforum

zvětšit fotografii /

(+ videa) Výfukový systém je velmi podstatná část auta k tomu, aby motor fungoval co nejefektivněji. Úpravami se dá pokazit i vylepšit.

Výfuk se může zdát být pro motor jen „odpadní rourou”. Je ale více než tím, není to obyčejná trubka z železářství. Stará se o odvod spalin z motoru a to je velmi důležitá věc pro jeho co nejefektivnější fungování. Výfuky jsou detailně navrhovány od svodů po koncovku vždy pro konkrétní motor a pro konkrétní automobil. Pojďme se podívat, jaké jsou jejich základní části a jak fungují.

Výfukové svody či sběrné potrubí jsou první částí systému za motorem. Ať už máte válců, kolik chcete, každý má své výfukové ventily a od každého vede z hlavy válců otvor. Ne na každý musí nutně navazovat vlastní svod, dnes to ale tak obvykle bývá. Někdy je krátký a s dalšími „trubkami” od ostatních válců se spojuje velmi brzy, jindy je delší a ostatní se k ní přidávají až po několika desítkách centimetrů délky. Rozdíl mezi těmito formami svodů je dán tím, jak konstruktéři chtějí, aby se výfukové plyny po opuštění spalovací komory chovaly.

V mnoha autech s atmosférickými benzínovými motory jsou svody velmi krátké. To šetří prostor, ale také to znamená, že výfukové plyny poměrně rychle po opuštění hlavy válců snižují svou rychlost pohybu. Ze spalovacích komor totiž vycházejí v pulsech, vždy při fázi výfuku, nikoliv kontinuálně. Naopak jsou-li svody dlouhé a relativně rovné, výfukové plyny rychlost neztrácejí tak brzy a podtlak, který vzniká za pulsem, pomáhá „vytáhnout” ze spalovací komory další dávku. Také se tímhle způsobem spalovací komora rychleji ochlazuje, což pomáhá, chcete-li u atmosférického benzínového motoru mít vysoký kompresní poměr.

Za svody může být umístěno turbodmychadlo, jehož funkci jsme si přiblížili nedávno, a hned za ním - nebo až za katalyzátorem - je u moderních dieselů umístěn filtr pevných částic (Diesel Particulate Filter, DPF). Tento filtr zachytává pevné částice vzniklé při spalování v motorech s přímým vstřikem paliva a tím dále čistí výfukové plyny. Jednou za čas se musí tzv. zregenerovat - teplota výfukových plynů musí být dost vysoká na to, aby se usazené pevné částice spálily. Toho jde dosáhnout třeba při delší jízdě po dálnici ve vyšších otáčkách a je to potřebné, aby filtr nevypověděl službu kompletně a nebyla nutná jeho výměna.

Další součástí výfuku moderního auta je katalyzátor a s ním související lambda sonda, jedna či dvě. Katalyzátorů může být také více, typicky bude vidlicový či plochý motor mít dva katalyzátory, jeden pro každou stranu. V katalyzátoru škodlivé součásti emisí, tedy oxidy dusíku (NOx), oxid uhelnatý (CO) a uhlovodíky (HC), znovu reagují - znovu proto, že hoření paliva v motoru je v podstatě také chemická reakce - a mění se na dusík, kyslík, oxid uhličitý (CO2) a vodu, resp. vodní páru.

Lambda sonda se anglicky jmenuje „O2 sensor”, protože měří, kolik je ve výfukových plynech kyslíku a podle toho může řídící jednotka upravit dávkování paliva. K tomu slouží lambda sonda před katalyzátorem; druhá lambda sonda může být umístěna buď za katalyzátorem, nebo přímo v něm a sleduje, zda katalyzátor správně funguje.

Za katalyzátorem může být umístěn tzv. rezonátor, který odruší určité zvukové frekvence, např. pro určité pásmo otáček motoru. Podle toho, na jakou frekvenci je rezonátor zkonstruovaný, vytvoří se v něm vlny opačné k těm, které je třeba vyrušit, a tak jsou utlumeny, zjednodušeně řečeno. Zvuk, který slyšíme, je v podstatě tvořen vibracemi vzduchu v určitých vlnách, frekvencích.

Podobný efekt má tlumič výfuku, který je další součástí výfukového systému. Funguje nicméně trochu jinak - výfukové plyny zde mají prostor pro expanzi do materiálu pohlcujícího zvuk. To, co slyšíme z koncovky, je tak jen zbytek zvuku, který se nepodařilo (či si to konstruktér nepřál) utlumit nebo vyrušit po cestě. Někdy je výfuk téměř neslyšný, jindy dělá pořádný kravál.

Právě s těmito věcmi můžeme pracovat, když chceme výfuk jakýmkoliv způsobem vylepšit, ať už to je za účelem lepšího odvodu spalin a vyššího výkonu, nebo pro jiný zvuk, hlasitější, tišší nebo jen odlišně znějící. Pokud jde jen o zvuk, stačí vyměnit koncový tlumič za jiný, vzniklý za tímto účelem, nebo ho i úplně odstranit, máme-li turbomotor. Turbodmychadlo totiž funguje jako tlumič výfuku tím, že ruší jistou část zmíněných zvukových vln. Proto také turbomotory obvykle nezní tak dobře, jako ty atmosférické - nezní často „nijak”.

Chceme-li zvýšit výkon motoru, je to o poznání složitější. Cílem u výfuku totiž je mít vysokou rychlost výfukových plynů, ale zároveň co nejmenší restrikce pro jejich pohyb. Vysokou rychlost ale zachovávají tenké trubky, naopak pro co nejmenší restrikce je potřeba širokého potrubí. V sériovém stavu jsou u většiny běžných silničních aut trubky tenčí, protože tak si výfukové plyny snáze udrží rychlost v nízkých a středních otáčkách motoru, kdy množství výfukových plynů není velké.

Široké potrubí v takových otáčkách působí jako restrikce, protože plyny rapidně ztrácejí rychlost. Naopak pohybuje-li se motor např. u závodního či okruhového auta nejčastěji ve vysokých otáčkách, výfukových plynů je hodně a je potřeba širokého potrubí, aby plyny mohly dostatečně rychle odcházet.

Další kapitolou může být omotávání výfuku páskou, která má odstínit teplo, resp. jej udržet ve výfukovém potrubí. Teplo je energie, která se hodí pro roztáčení turbodmychadla, takže ve vysokovýkonných přeplňovaných motorech se s omotanými svody setkáte často. Také se hodí, pokud je bez omotávky v motorovém prostoru příliš horko, což může mít efekt na chlazení motoru nebo na teplotu nasávaného vzduchu. Pokud sání prochází blízko svodů, omotání výfuku může pomoci. Také ale mohou svody vlivem vysokých teplot prasknout. Mohou, ale také nemusí.

Přemýšlíte-li tedy nad úpravou výfuku svého auta, anebo pokud jen zastáváte názor, že by se člověk měl dozvědět něco nového každý den, snad jsme tímto článkem pomohli. Pokud nikoliv dostatečně, více světla do této problematiky vnesou přiložená videa od Engineering Explained.

Zdroj: Engineering Explained@CarThrottle

Marek Bednář