Renault Klubben

  • Øg font størrlesen
  • Standard font størrelse
  • Mindsk font størrelsen
Forside Artikler Diverse Udstødningsteori for begyndere

Udstødningsteori for begyndere

Skal selv til at bygge en udstødning, og hvem gider bruge tid, penge og energi på noget der ikke virker. 
Men hvor svært kan det være? 

Min umiddelbare idé om mit selvbyggeprojekt er at holde mig stort set til standard størrelse rør, kombineret med bedre potter, ingen kat og udført i rustfrit stål. 
Så har lagt hovedet lidt i blød, søgt noget info på nettet og læst lidt bøger  (endda en fremmedordbog! ) for at se om min umiddelbare idé er helt skudt ved siden af. 
Måske også andre kan bruge informationen til egen fordel – jeg synes jo egentlig bare det er interessant. 

Vær opmærksom på at informationen og teorien her er for IKKE TURBO BILER. 
Sats ikke på at alt skrevet er rigtigt. Har bare selv brug for at få noget nemt og forståeligt på skrift. 
Der er forskellige ”trosretninger” omhandlende udstødning. Personligt tror jeg mest på en kombination af de forskellige idéer. Jeg vil prøve at skrive dette således jeg selv fatter det – så er der risiko for andre også gør! 


Vi skal hele tiden have i tankerne at alle komponenter på en standard bil ofte er kompromiser. Disse falder i de fleste tilfælde ud til fordel for at spare penge, og det går ud over performance og kvalitet. 
Komponenterne er udvalgt til at virke sammen. Derfor når vi skifter en del i håb om effekt er det ikke sikkert det virker, før vi laver noget andet der komplimenterer denne ændring. 


Manifold 

Udstødningssystemet er opbygget af komponenter som manifold, rør og potter. 
Alle dele i et udstødningssystem er vigtige. Dog er den klart vigtigste del af udstødningssystemet på en ikke turbo bil netop manifoldet, da der her er mange variable der er afgørende for motorens karakteristik. 
Det er variable som længden på de primære rør, diameter, ensartet længde, formen  (antal bøj på røret 

På de fleste biler er standard manifoldet oftest udført i støbejern. Det er ikke nødvendigvis dårligt. 
Men mange gange er flowet dårligt grundet støbe grater og dårlig pasform manifold/pakning/top imellem. 
Det betyder at der selv på en standard bil kan være lidt at hente bare ved en simpel tilpasning af disse komponenter i forhold til hinanden. 
Pladsmæssigt fylder en sådan manifold meget hvilket heller ikke hjælper til den gode side mht. de før nævnte variable. I øvrigt er de grimme og tunge!  

Selve udformningen kan variere. 
Ofte er et støbejernsmanifold udført i 4-1 typen – altså 4 primære rør og et samle rør forbundet til resten af systemet, kat, potter, rør. 
Bananmanifolde fås både i 4-1 men oftest i 4-2-1 til Clio 16v og Clio Williams. J 
eg vil mene dette er for at optimere momentet  (mangel på samme ) i det lave omdrejnings område. 
Dog er det anbefalelsesværdigt at beholde standard støbejernsmaninfoldet hvis man vil beholde så meget bundtræk som muligt, og ikke gider høre motoren skrige konstant. Den er faktisk rigtig god på en Clio 16v og mange der bygger 2L motorer bruger denne manifold på deres projekter. 
Uanset udformningen på manifoldet har den sit helt eget specifikke arbejdsområde. Dette er der tænkt meget over fra de forskellige fabrikanter, og jeg vil ikke anbefale at eksperimentere med dette medmindre man har et rullefelt til rådighed og masser af tid. 



Standard støbejernsmaninfold vs. Bananmanifold:  (generelt

Standard: 
• Dårlig kvalitet/pasform 
• Mindre IØ (indre diameter) på primære rør (høj hastighed/tryk på gassen
• Godt modtryk 
• Højt moment ligger lavere i omdrejningsområdet 

Banan: 
• Ofte større IØ på primære rør 
• Lidt mindre modtryk 
• Mulighed for tuning af længden på de primære hvilket afgør det optimale moment område 
• Mere plads til en opbygning med ens rør længde - optimalt 
• Højt moment ligger højere i omdrejningsområdet 
• Bedre ”scavenging” * effekt i det højere omdrejningsområde = mere effekt 
• Flytter effekt kurven opad 

* Scavenging effekt = en form for rydnings effekt (lidt om knaster

Dette er effekten der opstår når ventilerne overlapper. Det vil sige der hvor både indsugnings- og udstødningsventil er åben samtidig. Overlappet på knasterne kan justeres med takthjul, og der kan være meget at hente på at ramme dette rigtigt, netop til de dele man har anvendt til sin tuning. 
Alle knaster har specs der fortæller om det optimale arbejdsområde og overlap. 
Naturligvis er det nemt at få for meget overlap. Derfor skal vi være glade for at der er nogen der gider designe knaster til os. Rydningseffekten er mest tydelig ved lave omdrejninger fordi vi ved flere omdrejninger får et mere konstant flow – flere og flere pulser tæt efter hinanden. 



Pulser og modtryk 

Udstødningen er simpelt hen med til at hive frisk luft/benzin blanding ind i forbrændingskammeret. 
For at forstå dette er det vigtigt at indse at udstødningen sker i pulser. Hver cylinder laver sin puls efterfulgt af en anden. De 4 takter suck, squeeze, bang, blow – resulterer i 1 stk. puls. 
Derfor er længen af de primære rør ekstremt vigtig på en suge bil. Den ene puls suger den næste med sig. 
Det er optimalt at få pulserne til at ligge tæt op ad hinanden før de forlader manifoldet og går ind i resten af systemet. Jo hurtigere vi kan få pulserne til at bevæge sig (lille rørstørrelse/høj temperatur), desto større er det vaccum der opstår bag pulsen. 

Pulsen i sig selv har en opbygning der giver bevægelsen i systemet set i forhold til det normale atmosfæriske tryk som der er uden for udstødningsrøret. Det er noget Thermo dynamisk pladder og ikke lige til at forstå (trykket vil altid forsøge at udligne sig

Pulsen har tre hovedområder: 
• Forenden der er et højtryksområde 
• ”Kroppen” mellemtryksområde 
• Bagenden med meget lavt tryk – nærmest komplet vacuum og det er dette der hiver frisk luft til forbrændingskammeret. 



Størrelse af rør 

Større rør vil give temperaturfald og dermed mindre hastighed på gasserne. 
Forklaringen er enkel. 
Kold luft er tung luft og fylder mere grundet flere luftmolekyler - lige hvad vi ønsker på indsugningssiden. 
Varm luft er vejer mindre og er dermed lettere for motoren at skubbe ud af udstødningsrøret – det er lige hvad vi ønsker på udstødningssiden. 
Altså skal størrelsen vælges med omhu og ud fra øvrige modifikationer. 
Jeg vil umiddelbart mene til en Clio 16V/Williams er standard rørstørrelsen på 2’’ perfekt – der skal max bruges 2,25’’ (bare svært at finde da de fleste steder man kan købe rør kun kan få 2''/2,5''/3'' da det er std. størrelse på mejerirør). Hovedreglen er dog: Mere luft ind – mere luft ud! 



Pottetyper og placering af kat 

Der findes flere typer potter. 
Potter med resonanskamre, gennemstrømningspotter, forskellige andre typer samt kombinationer. 
Gennemstrømningspotterne er simple og billige og fås i et utal af størrelser. 
Oftest er det et perforeret rør der er monteret i en cylindrisk anordning der er fyldt med uld. 
Ulden optager lydbølgerne gennem hullerne i røret og dæmper derved yden. 
Hvis man vælger en potte af større diameter en resten af systemet vil pulserne udvide sig og have en større overflade at berøre – deraf større dæmpning. Efter potten køres gradvist tilbage til oprindelig rør størrelse. 

Med andre ord kan der teoretisk hentes effekt ved at kontrollere at en potte ikke er ”styrtet” sammen og laver unødvendigt modtryk – og evt. skifte til en gennemstrømningspotte. 
Jeg vil dog mene at man ikke vil mærke dette overhovedet uden andre modifikationer som banan, remap, og mere luft ind. 

Det siges at udstødningstemperaturen der forlader katten er højere end temperaturen der er før katten. 
Dette er grundet processen der foregår i katten. Derfor kan man på WRC biler og visse DTC biler se katten være rødglødende. De placerer dem bagest i systemet på grund af varmen og en masse uforbrændt benzin. 



Konklusion 

Så hvad skal man have i tankerne: 
• Manifoldet er meget vigtigt 
• Rørstørrelsen er et kompromis imellem et lille rør der er optimalt til rydnings effekten ved lave omdrejninger og et stort rør der ved høje omdrejninger har kapacitet til at få en masse luft ud 
• Modtryk er den uønskede faktor man vil få når man vælger en rør diameter der passer til den bedst mulige rydningseffekt. 
• Temperaturen skal opretholdes 
• Føring af rør 
• Mere luft ind – mere luft ud (mere modstand
• Anvend potter af god kvalitet 
• Mere sandsynlighed for at hive uforbrændt benzin ud i udstødningssystemet (bang bang lyde 


Ved opbygning af et system for eksempel i rustfrit er det vigtigt at huske på alle de faktorer der spiller ind. 
Diameter på røret må ikke være for stort. Det er ikke en skrøne at der skal være et vist modtryk således der skabes en vis rydningseffekt i kammeret ved at pulserne liner korrekt op efter hinanden. 
For store rør vil altså kunne ødelægge den nøjagtige tuning af de primære rør ingeniørerne sikkert har brugt et godt stykke tid på at udregne. 


Til mit lille projekt vil jeg derfor vælge rustfrie rør i 2,25’’ og potter med 2,5’’ IØ. Potterne er lidt større da de for det første ikke fås i 2,25’’ men også fordi den større indre diameter i en gennemstrømningspotte (flere huller / mere uld) giver en større lyd dæmpning. Derudover vil jeg forsøge at have så få skarpe bøjninger som muligt. Hellere 2 stk. 45º bøjninger end 1 stk. 90º bøjning. Der er dog lidt mere arbejde i det. 
Jeg vil fravælge katten, men indbygge muligheden for den ved at have flanger af god kvalitet indbygget fra starten. Katten der skal kunne indbygges vil være en race kat af typen med 200 celler. 
Den burde kunne gå gennem syn med denne – ellers må der jo komme en 400 cellers på. 
Derudover vil jeg anvende min bananmanifold fra Supersprint wrappet med heatwrap. Den sænker temperaturen i motorværelset og teoretisk skulle det jo også holde på varmen i systemet. 
For at komplimentere udstødningen vil jeg kigge på min indsugning. Jeg har lidt i tankerne. 
Det hele afsluttes med et remap af styreboksen. 

Det kan vel ikke gå helt galt…..  


Michael

 

Efterfølgende ændringer

 

Et par kommentarer - mest for lige at rette et par misforståelser i et ellers rimeligt fornuftigt sammen-skriv.

 

Skal selv til at bygge en udstødning, og hvem gider bruge tid, penge og energi på noget der ikke virker.

Men hvor svært kan det være?

 

Ikke SÅ svært - men tilpasning er vigtigt - jeg har på min hjemmeside et lille eksempel på et komplet system bygget fra manifold og udefter på min klubrallybil - tog sin tid, men blev rigtig godt, og der var faktisk penge at spare.

 

Vær opmærksom på at informationen og teorien her er for IKKE TURBO BILER.

 

 

Meget af hvad du har skrevet gælder faktisk også for turbobiler. Den primære forskel er at efter turboen er der ikke rigtigt noget at hente på afstemning af resonanser (pulser) - det har turboen hakket i stumper og stykker. Før turboen gælder det såmænd stadig at ens og afstemte længder er gavnlige.

 

Vi skal hele tiden have i tankerne at alle komponenter på en standard bil ofte er kompromiser. Disse falder i de fleste tilfælde ud til fordel for at spare penge, og det går ud over performance og kvalitet.

Komponenterne er udvalgt til at virke sammen. Derfor når vi skifter en del i håb om effekt er det ikke sikkert det virker, før vi laver noget andet der komplimenterer denne ændring.

 

 

Det er så afgjort sande ord - og derfor kan man SAGTENS bilde sig ind at man kan gøre noget bedre end 20 {indsæt-navn-på-bilmærke}-ingeniører. Man har givetvis selv et helt andet mål og fokus med de ændringer man lever, end de har haft. Ingen af løsningerne er dermed fra starten forkerte - de bygger bare på forskellige forudsætninger og mål.

 

 

Alle dele i et udstødningssystem er vigtige. Dog er den klart vigtigste del af udstødningssystemet på en ikke turbo bil netop manifoldet, da der her er mange variable der er afgørende for motorens karakteristik.

 

 

Bare fordi jeg er en stavenazist vil jeg tillade mig at rette noget her: Det hedder eN manifold - altså manifoldeN - hvis der er nogen der ikke tror mig, så slå det evt. op .

 

Ofte er et støbejernsmanifold udført i 4-1 typen – altså 4 primære rør og et samle rør forbundet til resten af systemet, kat, potter, rør.

Bananmanifolde fås både i 4-1 men oftest i 4-2-1 til Clio 16v og Clio Williams. Jeg vil mene dette er for at optimere momentet (mangel på samme) i det lave omdrejnings område.

Dog er det anbefalelsesværdigt at beholde standard støbejernsmaninfoldet hvis man vil beholde så meget bundtræk som muligt, og ikke gider høre motoren skrige konstant. Den er faktisk rigtig god på en Clio 16v og mange der bygger 2L motorer bruger denne manifold på deres projekter.

Uanset udformningen på manifoldet har den sit helt eget specifikke arbejdsområde. Dette er der tænkt meget over fra de forskellige fabrikanter, og jeg vil ikke anbefale at eksperimentere med dette medmindre man har et rullefelt til rådighed og masser af tid.

 

 

Særligt på ældre motorer - og helt særligt på "husmandsmodellerne" er arbejdsområde og afstemning stort set på ingen måde et fokusområde ved design af en manifold. Støbejern bruges fordi det er en billig og stærk måde at få lavet en kort manifold på. Den laves i sagens natur ikke som en rigtigt "banan" da det vil blive voldsomt tungt. Her bruger man rør - men det er noget mere kostbart at fremstille (større grad af manuelt arbejde) og de er trods alt ikke så stærke - derfor ses det primært på sportsmodellerne.

Det er en udpræget misforståelse at 4-2-1 betyder mere moment i bunden og 4-1 mere moment i toppen (begge dele = flere hk'er i det pågældende omdrejningsområde - hk'er er et produkt af moment og rpm - de hænger uløseligt sammen). En 4-1 kan sagtens designes så den afstemmes til at øge mellemområdet, og en 4-2-1'er så den øger i toppen. Det er alene et spørgsmål om længder og diametre som du selv er inde på. "Problemet" med en 4-1'er der giver bund, er at den bliver enormt lang, og plads bliver lynhurtigt et problem nede under bilen, hvis 4 ret tykke rør skal samles hernede. Så vælges som oftes at gå 4-2-1 da det er lidt mere praktisk.

Omvendt er der ikke meget fidus i at kæmpe med 2 ekstra rør på en manifold der er afstemt til topeffekt - den er normalt noget kortere.

Det er altså ikke designet der dikterer effekten - men afstemningen dikterer sammen med hvad der er praktisk, hvad designet er.

Det er en lille forskel - men det gælder altså ikke som udgangspunkt at en 4-1 ikke giver noget i bunden.

 

Pulser og modtryk

 

 

En anden udbredt myte - ordet "modtryk". Først og fremmest: der er ikke noget der hedder "modtryk". Hvad skulle lige præcis skabe tryk fra afgangen af potten?

Der er dårligt og godt flow derimod - og det er en helt anden snak. Det kan delvist måles som et tryk i udstødningssystemet - f.eks. lige før katten. Her bør man ikke være over 0,25 bar - ellers er der så småt problemer med at udstødningssystemet kan flowe nok til at komme af med de gasser som motoren producerer. Der findes en tommelfingerregel for antallet af hk'er man mister pr. PSI f.eks. - det er ikke vildt og voldsomt i forhold til en moderat tunet almindelig motor, men f.eks. på min kammerats BMW E30 konverteret til 2.7 nærmer han sig grænsen med standard 325i udstødning - han burde kunne hente 5-7 hk'er på et bedre flowende system (hvis han kan få trykket langt nok ned ved at få bedre flow). Så lavt tryk som muligt - og dermed så højt flow som muligt - er altså absolut at foretrække. "Modtryk" er på ingen måde ønskværdigt (hvad det så end er).

På en turbobil er 0 tryk i udstødningen i øvrigt endnu mere uønsket da det også ødelægger turboens spool-up tid - og det giver faktisk mindre effekt i mellemområdet - her gælder altså direkte at højt "modtryk" giver dårligere mellemområde - ikke helt det man sædvanligvis hører på grillen vel? .

 

Din snak om pulser er derimod helt korrekt - men "aflær" alt hvad man har hørt om modtryk - det findes ikke, giver ikke mening, og er ammestuesnak.

 

Størrelse af rør

 

Større rør vil give temperaturfald og dermed mindre hastighed på gasserne.

Forklaringen er enkel.

Kold luft er tung luft og fylder mere grundet flere luftmolekyler - lige hvad vi ønsker på indsugningssiden.

Varm luft er vejer mindre og er dermed lettere for motoren at skubbe ud af udstødningsrøret – det er lige hvad vi ønsker på udstødningssiden.

Altså skal størrelsen vælges med omhu og ud fra øvrige modifikationer.

Jeg vil umiddelbart mene til en Clio 16V/Williams er standard rørstørrelsen på 2,25’’ perfekt – der skal max bruges 2,5’’. Hovedreglen er dog: Mere luft ind – mere luft ud!

 

 

Der er lige vendt lidt ting på hovedet her. Ja, kold luft er "tung" - men den fylder altså ikke mere - så ville den ikke være tung . Sammenhængen er: Ét kg. (vægt) kold luft FYLDER mindre end ét kg. varm luft. Én m3 (fylde/rumfang) kold luft VEJER mere end én m3 varm luft. Begge dele forudsætter ens tryk for luften - ellers ændres densiteten.

Udstødningsgassens temperatur har ikke ret meget med noget som helst at gøre i forhold til diametre - det er blot et udtryk for hvor effektiv og kraftig forbrændingen i kammeret har været. Det er bare sådan - vi kan ikke påvirke det ret meget.

Diameteren betyder dog noget for resonanstuningen mod enden af bilen - det påvirker dog bare ikke nær så meget som på manifolden. Derfor kan diameter vælges rimeligt ukritisk opefter i forhold til ydelse. Det er svært at miste ret meget effekt på at gå op i diameter. Igen er det endnu mere sandt for turbobiler - jo større diameter jo bedre bund (og formentlig også top).

Det skal dog overvejes hvor langt man vil gå til gadebrug, for større diameter => mere larm ganske enkelt. 2,5" kan sagtens gå på en Clio 16V eller Williams - JE tuning i Sverige der laver nogle af de mest respekterede manifolder til race og rally, bruger 2,5" til f.eks. en Golf 2 GTi 16V. Det er en konstruktion der er sammenlignelig med 16V'eren, omend Clio'en nok har potentiale til endnu flere hk'er, og dermed også kan have gavn af endnu større diameter. Men det larmer, og det kan være svært/upraktisk at få plads til større diametre - endnu et kompromis.

 

 

Hvis man vælger en potte af større diameter en resten af systemet vil pulserne udvide sig og have en større overflade at berøre – deraf større dæmpning. Efter potten køres gradvist tilbage til oprindelig rør størrelse.

 

 

Men det kræver netop at man kører tilbage til oprindelig rørstørrelse. Større diameter betyder alt andet lige mere larm. En af ideerne med at gå op i diameter ved potterne er i øvrigt også at potten flower dårligere end et rent rør - det kan man så kompensere for ved at gå op i diameter. Dvs. at ½ meter potte i 2,25" eksempelvis flower som et 2" rent rør (tal grebet ud af luften - men der er forskel).

 

Det siges at udstødningstemperaturen der forlader katten er højere end temperaturen der er før katten.

Dette er grundet processen der foregår i katten. Derfor kan man på WRC biler og visse DTC biler se katten være rødglødende. De placerer dem bagest i systemet på grund af varmen og en masse uforbrændt benzin.

 

 

Det er ganske enkelt ikke muligt. Hvis man kender lidt til normal lære om energi, så ved man også at eksempelvis varme er energi, og at energi ikke opstå eller forsvinder - det bliver KUN omdannet. Så hvis temperaturen er højere efter katalysatoren end før katalysatoren, så skal der være kommet energi til et sted fra. Der foregår ingen forbrænding i katten - så hvor skulle det komme fra?

At katten bliver rødglødende (jeg har aldrig set det, men vil ikke afvise det) skyldes formentlig nærmere at det er den del af systemet der flower dårligst, hvilket giver højere friktion hvilket omsætter energien i udstødningsgassen til varme i katten. Det har så tilgengæld afkølet selve udstødningsgassen (energien kan ikke blive væk eller opstå af ingenting).

At de placeres bagerst har mere at gøre med et lidt løst reglement og netop at katten flower dårligst samt holdbarhed. Mod enden af udstødningen er gassens temperatur dalet adskillige hundrede grader (varmen bliver afsat i udstødningssystemet hvor det stråler ud til omgivelserne), og det kan katten bedre klare uden at smelte. Den lavere temperatur betyder også lavere hastighed på gassen (fylder mindre - se ovenfor) og derfor er flowkravet ikke så klart. Igen flower katten jo dårligere - men det betyder mindre herude hvor kravene ikke er så høje.

 

 

• Rørstørrelsen er et kompromis imellem et lille rør der er optimalt til rydnings effekten ved lave omdrejninger og et stort rør der ved høje omdrejninger har kapacitet til at få en masse luft ud

 

 

Diameter er kun én del af det - længde spiller ligeledes en rolle. Scavenging forekommer i øvrigt også ved høje omdrejninger - det er kun et spørgsmål om afstemning. Men det er korrekt at afstemning til lave omdrejninger typisk giver en "prop" på højere omdrejninger - endnu et kompromis.

Hovedsubstansen eller resultatet af konklusionen er altså ikke forkert - den bygger bare på et lidt skævt grundlag.

 

• Modtryk er den uønskede faktor man vil få når man vælger en rør diameter der passer til den bedst mulige rydningseffekt.

 

 

Findes ikke! - men man får dårligere flow, og det virker som modstand.

 

• Mere sandsynlighed for at hive uforbrændt benzin ud i udstødningssystemet (bang bang lyde ?)

 

 

Afhænger i høj grad af ens afstemning kontra de knaster man kører med, og deres timning.

 

 

Diameter på røret må ikke være for stort. Det er ikke en skrøne at der skal være et vist modtryk således der skabes en vis rydningseffekt i kammeret ved at pulserne liner korrekt op efter hinanden.

 

 

Jow - det ER altså en skrøne. Men det er ingen skrøne at resonansafstemningen er enddog MEGET vigtig. Men det har intet med "modtryk" at gøre.

 

For store rør vil altså kunne ødelægge den nøjagtige tuning af de primære rør ingeniørerne sikkert har brugt et godt stykke tid på at udregne.

 

 

Helt klart - men det har ikke noget med modtryk at gøre - det har noget med resonanser at gøre. Ændret diameter stiller krav til ændret længde for at få samme resonansfrekvens.

 

 

Det kan vel ikke gå helt galt….. ?

 

Michael

 

 

Næh - det lyder helt fornuftigt 

 

 

 

 

Vil lige tilføje Udstødnings teori på Turbo biler

(Godt nok på engelsk)

LINK