Automobilių tiuningo pasaulyje dviguba išmetimo sistema ilgą laiką buvo beveik savaime suprantamas „receptas“ tiems, kurie siekia didesnės variklio galios ir sportiškesnio charakterio. Du vamzdžiai vizualiai atrodo agresyviau, garsas – sodresnis, o mitas apie „laisvesnį kvėpavimą“ tapo toks gajus, kad retas susimąsto, ar tai visada pagrįsta techniškai. Praktika ir bandymai rodo kur kas įdomesnį vaizdą.
Apie tai rašė „Jalopnik“, analizuodamas eksperimentus, atliktus laidoje „Engine Masters“. Specialistai nusprendė patikrinti, ar dviguba išmetimo sistema iš tiesų automatiškai pagerina variklio darbą, ar vis dėlto viską lemia ne vamzdžių skaičius, o jų geometrija ir srautų dinamika.
Eksperimentas su V8: teorija prieš realybę
Bandymams buvo pasirinktas klasikinis 351 kubinių colių V8 variklis – konstrukcija, kuri puikiai tinka tokiems palyginimams. Ekspertai išbandė kelias išmetimo konfigūracijas, keisdami vamzdžių skersmenį, duslintuvų tipus ir jungčių formas. Pradėta nuo dvigubos sistemos su 2,5 colio vamzdžiais, iš pradžių naudojant labiau ribojantį turbo tipo duslintuvą, vėliau – tiesioginio srauto variantą. Po to pereita prie vieno 3 colių vamzdžio sistemos, kuri taip pat buvo testuojama su skirtingais duslintuvais ir jungtimis.
Rezultatai nustebino net patyrusius mechanikus. Didžiausią galią ir sukimo momentą demonstravo ne dviguba, o viena sistema su Y formos jungtimi ir tiesioginio srauto duslintuvu. Šis scenarijus prieštarauja populiariai intuicijai, tačiau puikiai dera su fizikos dėsniais.
Priešslėgis: mitas, kuris vis dar gyvas
Vienas dažniausiai kartojamų teiginių – kad varikliui „reikia“ tam tikro priešslėgio. Esą per laisvas išmetimas gali net pakenkti. Inžineriniu požiūriu situacija yra priešinga. Bet koks pasipriešinimas išmetamųjų dujų kelyje reiškia, kad variklis turi eikvoti dalį energijos tam, jog tas dujas išstumtų. Tai energija, kuri galėtų būti panaudota ratams sukti.
Efektyvi išmetimo sistema siekia minimalaus priešslėgio ir optimalaus cilindrų prapūtimo – proceso, kai iš cilindro kuo efektyviau pašalinamos degimo dujos, užleidžiant vietą naujam mišiniui. Kuo mažiau kliūčių srautui, tuo variklis dirba lengviau.
Kodėl du vamzdžiai ne visada laimi
Iš pirmo žvilgsnio logika atrodo paprasta: du vamzdžiai turėtų praleisti daugiau dujų nei vienas. Tačiau čia į sceną žengia impulsų dinamika. V8 variklyje išmetimo impulsai kaitaliojasi tarp dviejų cilindrų blokų. Jei abi išmetimo šakos visiškai atskirtos, jos viena kitai „nepadeda“.
Situacija keičiasi, kai naudojami H arba X tipo vamzdžiai, sujungiantys abi puses. Tada vienos pusės impulsas gali padėti „ištraukti“ dujas iš kitos pusės, pagerindamas bendrą srauto efektyvumą. Vis dėlto tokios jungtys taip pat sukuria papildomą turbulenciją.
Y vamzdis prieš X vamzdį
Bandymuose paaiškėjo, kad Y formos jungtis vieno vamzdžio sistemoje leidžia srautams susijungti sklandžiau nei X tipo jungtis dviguboje sistemoje. X sankirtoje dujų srautai susikerta, didėja turbulencija, mažėja greitis. Y jungtis suprojektuota taip, kad du srautai natūraliai pereitų į vieną, sumažinant energijos nuostolius.
Tai paaiškina, kodėl konfigūracija su staigiais 90 laipsnių posūkiais bandymuose „užsmaugė“ variklį, o su švelnia Y jungtimi leido jam parodyti geriausius rezultatus.
Trintis vamzdžiuose: nematomas stabdis
Dar vienas mažiau aptariamas aspektas – vidinis paviršiaus plotas. Du 2,5 colio vamzdžiai turi didesnį bendrą vidinį paviršiaus plotą nei vienas 3 colių vamzdis. Didesnis plotas reiškia daugiau trinties, o trintis – mažesnį srauto greitį.
Vienas didesnio skersmens vamzdis gali sudaryti mažesnį hidrodinaminį pasipriešinimą nei dvi siauresnės šakos, net jei bendra teorinė „anga“ atrodo panaši.
Viskas priklauso nuo projekto, ne nuo skaičiaus
Šie bandymai dar kartą primena, kad automobilių technikoje nėra universalių stebuklingų sprendimų. Dviguba išmetimo sistema gali būti naudinga tam tikrose konfigūracijose, ypač aukštų sūkių, didelės galios varikliuose, tačiau netinkamai suprojektuota ji gali būti mažiau efektyvi nei kruopščiai apskaičiuota viena sistema.
Galutinį rezultatą lemia vamzdžių skersmenys, ilgiai, posūkių kampai, duslintuvų konstrukcija ir srautų sujungimo logika. Vamzdžių skaičius – tik viena lygties dalis.
Automobilių tiuningas dažnai prasideda nuo estetikos ir garso, bet baigiasi fizika. Variklis nevertina mados – jis reaguoja į slėgį, greitį ir pasipriešinimą. Būtent todėl kartais vienas gerai apgalvotas vamzdis gali padaryti daugiau nei du „įspūdingi“ galiniai antgaliai.
