Výfukový systém je velmi podstatná část auta k tomu, aby motor fungoval co nejefektivněji. 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. Správně navržený výfuk může pozitivně ovlivnit výkon motoru, jeho zvukový projev a celkový vzhled vozu. Výsledkem jsou pak často i průlomová řešení v konstrukci jako například z poslední doby 2-dílný zadní tlumič výfuku pro BMW M2 namísto 1-dílného, kdy každá větev válců má svůj vlastní tlumič.
Základní části výfuku a jejich funkce
Schéma výfukového systému s anglickými popisky nebo obdobný nákres, kterému můžeme dát i české popisky: 1 - sběrné potrubí/svody výfuku, 2 - lambda sonda (výfuk jich dnes mívá více), 3 a 4 - katalyzátor a chemický proces v něm probíhající, 5 - expanzní komora prvního tlumiče, 6 - první tlumič, 7 - tlumicí prvky druhého tlumiče, 8 - druhý tlumič, 9 - koncovka výfuku.
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. 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.
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.
Průměr potrubí: užší versus širší
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.
U čtyřtaktních motorů je princip odlišný. Zde jde především o snížení hmotnosti a lepší zvuk. Výkonový přírůstek není tak dramatický (obvykle 5-10 %), ale i to se počítá. S novým výfukem získáte sportovnější projev (zbavíte se zvuku "šicího stroje") a většinou i nižší váhu (typicky 2-6 kg, někdy až 10 kg).
Dopady volby průměru na výkon
Pokud chceme zvýšit výkon motoru, je to o poznání složitější. 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. 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.
Správně vybraný a namontovaný výfukový systém pro motocykly může přidat výkon, zvýšit točivý moment, zlepšit reakci plynu, snížit hmotnost a změnit zvuk. U některých výfuků se mění průběh výkonové křivky - některé výfuky pomáhají motorce v nízkých otáčkách, jiné ve vysokých.
Vliv na zvuk: rezonátory, tlumiče a koncovky
Zvuk, který slyšíme, je v podstatě tvořen vibracemi vzduchu v určitých vlnách, frekvencích. 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.
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.
Koncovka výfuku je poslední viditelná část výfukového systému vozidla, umístěná na konci tlumiče. Jejím primárním úkolem je estetické zakončení výfuku. Z technického hlediska nemá samotná koncovka výfuku téměř žádný vliv na výkon ani zvuk motoru. Zvukový projev vozu je ovlivněn především samotným tlumičem, rezonátory, katalyzátorem a případně i aktivními klapkami ve výfukovém systému.
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”.
Ladění zvuku a jeho úskalí
Chcete-li jemně doladit zvuk bez větších zásahů, výfukové tlumiče vám umožní změnit akustiku výfuku podle vašich preferencí - od hlubšího a výraznějšího tónu až po decentnější a tlumenější projev. Sportovní tlumiče výfuku jsou navrženy tak, aby zlepšily nejen výkon motoru, ale i charakteristiku zvuku výfuku, umožňují lepší průtok výfukových plynů.
U celé řady ladičských firem (včetně těch renomovaných) můžete být po montáži sportovního výfuku velmi negativně zaskočeni zvukem, který je často spíše hlukem a není příliš libozvučný. Někteří zarytí nadšenci by přísahali na Bibli, že se jim zvuk líbí i pokud se třesou tabulky oken sousedova domu, ale i ti nejzarytější často změní názor po delší jízdě na dálnici. Nepříjemné bolení hlavy není opravdu nic neobvyklého a je to přirozená reakce člověka.
Prakticky se jedná o to, že se přesně ví, jak kterou frekvenci člověk vnímá nepříjemně. Pro každou frekvenci se to ale mění i s dobou, po kterou jsme jí vystaveni. A právě oblastem těch nejproblematičtějších frekvencí je třeba se vyhnout. Co se zdá jako "cool" zvuk pár minut na parkovišti, se může přeměnit po hodině na dálnici v celodenní migrénu.
Materiály, typy systémů a homologace
Výrobci sportovních výfukových systémů používají špičkové materiály a technologie pro zajištění kvality, výkonu a životnosti: Nerezová ocel: Nerezové tlumiče výfuku jsou oblíbené díky své odolnosti vůči korozi a dlouhé životnosti. Použití titanu: Na vybrané modely automobilů a motocyklů se používá titan pro snížení hmotnosti a zvýšení odolnosti. Spousta typů koncovek a materiálů: U většiny modelů je na výběr z mnoha designů koncovek, nejen v nerezu, ale i v kombinaci karbonu a titanu.
Pro tuning výfukových systémů existuje několik základních typů, které se liší rozsahem úprav a vlivem na výkon a zvuk:
- AXLE-BACK systémy: Tyto systémy zahrnují samostatné zadní výfukové díly, tedy tlumiče. AXLE-BACK systémy mají téměř vždy 100% potřebnou homologaci.
- GPF-BACK systémy: Jedná se o stejný typ výfukového systému jako AXLE-BACK, ale rozšířený o trubky vedoucí až k filtru pevných částic (GPF) benzínových vozidel.
- CAT-BACK systémy: Tyto systémy zahrnují kromě zadní části i přední trubky nebo rezonátory; volbou typu předního dílu lze zásadně ovlivnit zvuk, výkon, ale i homologaci.
- TURBO-BACK systémy: Tento prakticky kompletní systém zahrnuje výfuk od turba dozadu, včetně katalyzátoru. TURBO-BACK systém má díky výrazně lepší průchodnosti zásadní vliv na výkon motoru.
Je důležité si uvědomit, že některé úpravy, jako je odstranění GPF filtrů nebo použití závodních dílů bez homologace, činí vozidlo nelegálním pro provoz na pozemních komunikacích a lze je používat pouze pro závodní účely. U nehomologovaných systémů je pak zvuk více jadrný a zní agresivněji, přesto je vždy sledováno hledisko příjemných frekvencí.
Montáž, údržba a provozní dopady
Montáž výfuku není složitá, ale u některých vozidel může být přístup k upevnění omezený nebo mohou být přítomny zarezlé šrouby. Zručný kutil výměnu zvládne s běžným nářadím. U modernějších strojů je nutné odpojit lambda sondu. U karburátorových skútrů je potřeba doladit směs po montáži sportovního výfuku, jinak může dojít ke snížení výkonu v nízkých otáčkách.
Mírné zvýšení spotřeby paliva (5-10 %) je u sportovních výfuků běžné. Výfukové těsnění je důležitou součástí pro správnou montáž a těsnost systému. Při výměně výfuku můžete i snížit hmotnost motocyklu, protože originální díly bývají často těžké a z běžné oceli. Kompletní výfukové systémy - zahrnují všechny díly od motoru po koncovku. Slip-on koncovky - jednodušší varianta, mění se jen zadní část systému.
Čištění výfuku by mělo být pravidelné. Používejte jemné čisticí prostředky (voda, mýdlo) bez abraziv, postačí měkká houba nebo hadřík. Pro nerez nebo chrom jsou vhodné speciální leštidla. Neopomíjejte kontrolu utažení šroubů a spojů, protože špatně utažené díly mohou způsobit vibrace.
Výrobci a profesionální ladění
Na trhu existuje řada špičkových výrobců, kteří nabízejí kvalitní výfukové systémy: REMUS, Borla, Armytrix, Fox Sportauspuff, Powersprint, Ulter Sport a další. Profesionálně laděné výfukové systémy, jako jsou ty od značky REMUS, nabízejí širokou škálu možností pro majitele benzínových motorizací oblíbených a řidičsky atraktivních modelů. Profesionální ladění zvuku je zcela jasně největší odlišnost a konkurenční výhoda REMUS od všech dalších výrobců na trhu.
Centrem výzkumného a vývojového centra REMUS je vysoce moderní akustická komora s dynamo-metrem i pro vozidla s pohonem všech kol i s výkony hodně přes 700 koní. V těchto akustických komorách je skutečně absolutní klid a stěny jsou opatřeny speciálním absorbčním materiálem, aby docházelo k utlumení všech odrazů zvuku, eliminaci Hallového efektu atd. Výstupní měření z akustických komor jsou ve formě nahrávek a frekvenčních analýz vyhodnocovány vývojovými inženýry.
V duchu výše uvedeného je vše dirigováno týmem inženýrů a pod záštitou hesla „SOUND DESIGN“ (česky „zvukový návrh“) se odehrává celá řada vývojových testů s cílem dosažení toho „nejkrásnějšího“ zvuku podle typu konkrétního modelu a typu produktu. Do takto profesionálně naladěného systému se často zamilujete a budete přidávat plyn nebo zrychlovat jen proto, abyste ho prostě slyšeli "zpívat".
Praktická doporučení při volbě průměru a typu výfuku
- Pro běžné silniční auto zvolte průměr, který udrží vysokou rychlost plynů v nízkých a středních otáčkách - obvykle užší trubky z výroby.
- Pro závodní nebo okruhové použití volte širší průměr, aby se maximalizovala průchodnost při vysokých otáčkách.
- Pokud chcete změnit pouze zvuk, často stačí výměna zadního tlumiče nebo koncovky, přičemž koncovka má spíše vizuální než výkonový efekt.
- U přeplňovaných motorů zvážte omotání svodů pro udržení tepla a lepší spínání turbodmychadla.
- Při výměně kompletního systému myslete na homologaci a legislativní omezení - odstranění GPF nebo instalace nehomologovaných dílů může učinit vozidlo nelegálním.
- Před investicí do drahého systému si poslechněte vzorky zvuku a zjistěte, zda je ladění zaměřeno i na komfort při delších jízdách (frekvenční analýzy, testy s figurínou apod.).
Všechny články na Autoforum.cz jsou komentáře vyjadřující stanovisko redakce či autora. 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.