Takapainetta koskeva aihe on yksi automaailman väärinymmärretyimmistä. Monilla ihmisillä on erilaisia mielipiteitä ja selityksiä, jotka vaihtelevat ”vastapaine on aina huono” ja ”tarvitset X vastapainetta, jotta Y toimisi tehokkaasti” välillä. Tänään selvitetään siis, mitä vastapaine on ja mitä sillä halutaan tehdä.
Monissa jälkimarkkinoilla olevissa turboautoissa ja varastossa olevissa luontaisesti imettävissä autoissa käytetään niin sanottua tukkiputkistoa. Nämä eivät ole loistavia huuhtelun kannalta tietyssä kohdassa kierroslukualuetta, mutta tarjoavat usein laajan vääntömomenttihajonnan kokonaissuorituskyvyn kustannuksella.
Mitä on pakokaasun vastapaine? Periaatteessa koko pakojärjestelmä on yksi jättimäinen virtausrajoitus, jossa esimerkiksi äänenvaimentimet ja katalysaattorit haittaavat ilmavirtaa, ja tämä aiheuttaa nousupaineen nousua.
Tämä paine vaikuttaa lopulta pakoventtiilin takaosaan, ja se on huono asia. Miksi? Ilma haluaa virrata korkeasta paineesta matalaan paineeseen, ja ilman halukkuus virrata on suunnilleen verrannollinen paine-eroon.
Kun olet pakotahdissa, haluat työntää pakokaasut ulos mahdollisimman tehokkaasti, jotta tilavuushyötysuhde olisi suurempi ja sylinteriin jäisi mahdollisimman vähän palamistuotteita. Tämä tarkoittaa, että haluat mahdollisimman suuren paine-eron ja siten mahdollisimman vähän vastapainetta.
Kun siis vastapaine on suuri, on huono huuhtelu (prosessi, jossa pakokaasut poistetaan sylinteristä ja imetään tuoretta imuainetta). Tämä aiheuttaa kaksi ongelmaa, ensinnäkin volumetrinen hyötysuhteemme on laskenut, joten imuilmaa imetään vähemmän, joten emme voi ruiskuttaa yhtä paljon polttoainetta ja teho on pienempi. Toiseksi sylinteriin jää jonkin verran edellisen palamistapahtuman tuotteita, mikä aiheuttaa ongelmia seuraavassa palamisessa.
Luonnollisesti imevillä F1-autoilla on kauniisti viritetyt pituussuuttimet, jotka on suunniteltu huippu-VE:tä varten mukavasti ja korkealla kierroslukualueella.
Puhutaanpa siitä myytistä, että tarvitaan vastapainetta, jotta moottori toimisi hyvin, sillä se ei yksinkertaisesti pidä paikkaansa. Vastapainetta syntyy luonnostaan eri kohdissa kierroslukualuetta pakosarjan suunnittelun luonteen vuoksi, mutta se ei ole koskaan toivottavaa.
Kun meillä on pakojärjestelmä, me usein ohjaamme useita juoksuputkia (yksi jokaisesta sylinteristä) keräimeen, jossa ne kaikki kohtaavat. Tämä keräin on käytännössä putken halkaisijan nopea laajentaminen yhdestä putkesta. Kun sylinterin pakokaasupulssi osuu keräimeen, muodostuu harvennuspaineaalto (matala tiheys), joka kulkee ylävirtaan takaisin pakoventtiileille ja laskee painetta venttiilissä.
Riippuen juoksuputkien pituudesta, tämä aiheuttaa huipputehon siirtymisen eri kierroslukualueille. Voit myös käyttää muiden sylinterien sylinteripulsseja auttamaan toisiaan ja parantamaan huuhtelutehoa. Jos tämä kuulostaa hieman monimutkaiselta, se on selitetty tarkemmin videolla alhaalla.
Korkean luokan drag-autot päästävät putkiputkensa suoraan ilmakehään, mikä aiheuttaisi voimakkaan pesupulssin. Otsaputket ovat myös hyvin suuriläpimittaisia, mutta näissä autoissa virtaa paljon ja niissä on suuri sylinterikohtainen kapasiteetti.
Miksi siis vastapaineen katsottaisiin auttavan? No, viritetyn pituisen paineaallon huuhtelun myötä se auttaa suorituskykyä joillakin kierroslukualueilla ja huonontaa sitä toisilla. Eli jos meillä on varastossa oleva auto (vaikka tukkiputkistolla), ja sitten menemme ja pienennämme alempaa vastapainetta, muutamme paisuntaominaisuuksia ja siirrymme siihen, missä volumetrisen hyötysuhteen huiput ovat kyseisessä moottorissa.
Ilman uudelleenviritystä tämä voisi aiheuttaa suorituskyvyn laskua kauttaaltaan, tai uudelleenvirityksen tai itseoppivan ECU:n avulla vääntökäyrän muoto muuttuisi, mikä voisi johtaa suurempaan tai pienempään huipputehoon. Myös nopeudet vaikuttavat usein asiaan. Usein ihmiset, jotka ovat asentaneet halkaisijaltaan massiivisen pakoputken tai keräysputken ja huomaavat tehon laskeneen, ovat pudottaneet pakokaasun nopeuksia merkittävästi, minkä seurauksena he ovat menettäneet osan pakokaasun inertiavaikutusten voimasta hitaamman kaasun nopeuden vuoksi.
Henkilökohtaisessa kilpa-autossani on erittäin lyhyt, matalan vastapaineen pakoputki. Sen turbo käynnistyy huomattavasti aikaisemmin kuin saman speksin moottori, jossa on täyspitkä pakoputki.
Pitäisi myös nopeasti puhua turboautoista. Turbojen voimanlähteenä on kaksi asiaa – lämpö ja paine-ero. Jos kasvatat turbon vastapainetta, vähennät turbon tehoa, ja ainoa tapa kompensoida tämä on nostaa pakoventtiilin ulostulopaineita, mikä huonontaa scavengingia.
Turboautoissa paineaallon huuhtelu on paljon vähemmän tärkeää, koska turbon ahtovoima vaikuttaa paljon merkittävämmin kokonaistehoon, joten tyypillisesti keräysputki/juoksuputket optimoidaan maksimikierron saavuttamiseksi. Huuhtelun halutaan kuitenkin silti olevan kohtuullinen, ja tämä onnistuu pudottamalla koko pakojärjestelmän painetta. Tarinan opetus: turboauto, pudota turbiinin jälkeistä painetta niin alas kuin mahdollista.
Lisätietoa saat alla olevalta videolta!
