Ostatnio strumienice wydechowe stały się modnym elementem stosowanym przy modyfikacjach samochodów. Teraz są ogólnie dostępne, można je kupić w każdym sklepie motoryzacyjnym. Niestety ich dostępność nie idzie w parze z dostępnością wiedzy na temat strumienic, montażu i problemów jakie mogą wystąpić w trakcie eksploatacji tych urządzeń.

Przeglądając ofertę sklepową, nie natrafiłem na sytuację, aby do strumienicy była dołączona instrukcja montażu, większość z nich ma anonimowego producenta, nie ma śladu kto to produkuje.

Jedno jest pocieszające są poprawnie i starannie wykonane z dobrych materiałów. Chcę wypełnić tą lukę informacyjną i podać kilka praktycznych rad oraz zasygnalizować problemy, jakie mogą się pojawić przy eksploatacji strumienic wydechowych.

Podstawowa sprawa to: co nam daje zamontowanie jej w układzie wydechowym? Poprawia ona usuwanie spalin z cylindra silnika spalinowego przy małych i średnich prędkościach obrotowych. Strumienica wykorzystuje efekt zwężki Venturiego, przyspieszając przepływ spalin ze zmniejszeniem ich ciśnienia. W łuskowych ten skutek wywołują łuski rozmieszczone po linii śrubowej. Strumienica powinna być tak zaprojektowana i zbudowana, aby pomagała usunąć spaliny wtedy, gdy mają one małą energię (małe prędkości obrotowe silnika), ale nie przeszkadzać w zakresie wysokich obrotów, kiedy spaliny nie potrzebują pomocy w wydostaniu się z cylindra. Tu jest najważniejszy punkt mojej wypowiedzi, źle dobrana i zamontowana strumienica może w dolnym zakresie obrotów poprawić moment obrotowy silnika, ale w górnym ograniczyć jego moc i moment. Energia potencjalna spalin będzie tak duża, że strumienica nie zamieni jej w całości na kinetyczną. Powstanie poważne zaburzenie przepływu ze wszystkimi tego konsekwencjami. Proces spalania mieszanki jest charakteryzowany kilkoma parametrami, które mają decydujący wpływ na osiągi samochodu. Dwa najważniejsze to współczynnik napełniania cylindra i współczynnik reszty spalin. Pierwszy staramy się maksymalnie powiększyć i zbliżyć w silnikach wolnossących do 100% przez np. tzw. doładowanie rezonansowe, drugi teoretycznie powinniśmy zmniejszać. Jest jednak problem z tym zmniejszaniem. Przy pracy silnika na wolnych obrotach i przy niewielkich obciążeniach spaliny pozostawione w silniku mają szkodliwy wpływ na jego pracę. Sytuacja się jednak zmienia, gdy silnik przechodzi na górny zakres obrotów i pracuje pod obciążeniem. Znamy z niektórych silników układy recyrkulacji spalin. Większość z nas jest przekonana, że są one montowane tylko ze względów ekologicznych. Tak jest tylko po części. Recyrkulacja ma też za zadanie podnieść odporność silnika na spalanie stukowe i obniżyć temperaturę głowicy. Realizuje to przez dużą zawartość węglowodorów aromatycznych o wysokiej liczbie oktanowej w spalinach i przez lepsze odparowanie paliwa w centralnej części cylindra od resztek gorących spalin. Parowanie odbiera ciepło od głowicy silnika.
 

 

Mieszanka jest bardziej jednorodna i fala uderzeniowa rozchodzi się z jednakową prędkością we wszystkich kierunkach, jak wiemy jest to warunek, aby nie powstało spalanie stukowe. Z tego wynika jednoznacznie, że strumienice nie powinny być montowane blisko silnika. Montowane w miejsce katalizatora mogą zakłócić delikatną równowagę wymiany gazowej w silniku. Nie są one zamiennikiem katalizatora! W starych typach jednostek napędowych, które były projektowane do zasilania gaźnikowego, faktycznie wymontowanie katalizatora dawało przyrost parametrów w miarę bezkarnie (obecnie niezgodnie z prawem) dla trwałości i niezawodności silnika. Wykonanie tego w nowoczesnych silnikach projektowanych od podstaw z uwzględnieniem obecności katalizatora może nic nie dać i spowodować poważne uszkodzenia, np. wypalanie uszczelki pod głowicą, pękanie pierścieni tłokowych. Dobra rada dla kolegów, którzy tuningują silniki przez podniesienie stopnia sprężania. Aby taki silnik uchronić od skutków spalania stukowego, umieszczajmy strumienicę daleko od głowicy w celu utrzymania współczynnika reszty spalin na odpowiednim poziomie.

Takim miejscem jest miejsce tłumika środkowego lub 1500 mm od głowicy silnika, ewentualnie połowa układu wydechowego. W takim przypadku w tłumiku końcowym powinien być układ z rezonatorem Helmholtza. Najbezpieczniejszym miejscem we wszystkich przypadkach na strumienicę jest właśnie miejsce tłumika środkowego. Z jakimi tłumikami powinna współpracować strumienica? Powinny być to tłumiki sportowo-tuningowe. Przyspieszony przepływ spalin nie powinien na swojej drodze spotykać komory z labiryntowym przepływem i zaślepionymi przewodami. Między strumienicą a końcowym tłumikiem nie montujemy już nic. Doświadczenia wykonane osobiście potwierdziły to stwierdzenie. Jeśli chodzi o rodzaje strumienic, to pozwolę sobie pominąć ten aspekt z prostej przyczyny, fizycznie wszystkie działają tak samo, bez względu jak się nazywają i jak są wykonane. Dokładna znajomość ich typów nam nic nie da Powszechne dostępne łuskowe są wygodne w montażu przez brak dokładnie umiejscowionego punktu zwężenia nie są czułe na odległość od głowicy silnika. Jeżeli się nam trafi strumienica ze zwężką Venturiego, to przewężenie powinno wypaść w odległości od głowicy 750 mm, 1500 mm. Wymaga ona jednak wpasowania się w konkretne miejsce wydechu, tak aby się zgrać ze zjawiskami falowymi w przewodzie wydechowym. Pamiętajmy, że w silniku czterosuwowym zawory ssący i wydechowy są razem otwarte przez 5% czasu cyklu pracy, w dwusuwowym 30% tego czasu okna kanałów mają wspólny przepływ. Jest to kluczowy moment dla jakości pracy silnika, tu wydech decyduje o napełnianiu cylindra mieszanką. I na odwrót, zmiana czegoś na dolocie może nam pogorszyć warunki pracy wydechu. W tym momencie możemy wpłynąć modyfikując układy dolotowy i ssący strumienicami na współczynniki: napełniania cylindra i reszty spalin. To pozwoli kształtować charakterystyki robocze jednostki napędowej.

Na koniec tego "trucia" kilka podstawowych porad: dobierajmy wszystkie elementy wydechu z równymi średnicami. Miałem przypadki montowania strumienicy o średnicy 55 mm na rury 36 mm. Pozwolę sobie pominąć opis wykonania tego połączenia. Układ powinien być podzielony na segmenty łatwo demontowalne, połączone skręcanymi skręcanymi złączkami. Da nam to możliwość łatwego strojenia układu. Wydech to bardzo dynamiczny układ i czasem superwyliczenia nic nie dadzą.

Pozostaje nam tylko metoda prób i błędów w dostrojeniu wydechu. Na koniec dwa zdania o strumienicach w silnikach turbo. Pod względem fizycznym jest to bezcelowe. Spaliny po wyjściu z turbiny mają bardzo małą energię i dynamizowanie ich przepływu jest pozbawione sensu.

Podjąłem jednak takie próby z zaskakującym rezultatem. Sprawa jest jednak bardzo świeża i niesprawdzona, z tego względu nie nadaje się do publikacji.

Źródło: Lech Węglarski "Zastosowanie strumienic wydechowych do tuningu"
AUTO TUNING ŚWIAT nr 12 , grudzień 2003, str. 38