De middenpijp

De beste performance krijg je door de gassen zo snel mogelijk af te voeren, dus het verkrijgen van een zo goed mogelijke flow. Een katalysator is hierin niet bevorderlijk. Volgens de wet moet elke auto NA 31-12-1992 een katalysator onder de auto hebben. Auto`s die voor die datum zijn geproduceerd zijn dus niet verplicht een katalysator te hebben maar moeten echter wel aan de maximaal toelaatbare CO uitstoot voldoen. Auto’s die gebouwd zijn na 31-12-1992 zijn verplicht een 4 gas test te ondergaan en dat is alleen mogelijk indien er een katalysator onder de auto aanwezig is.

U9 en K6 zijn milieu-eisen waar de motor aan moet voldoen. Deze coderingen zijn te vinden op de kentekenpapieren van de betreffende auto.

• K6 = 1,5% CO
• U9 = 0,5% CO

Je kan dan gebruik maken van een katvervanger of beter nog een middenpijp van een ED9 MKI, deze is standaard geleverd zonder katalysator. Nadeel van deze pijp is dan weer wel dat hij 2 middendempers heeft, dus het allerbeste is een demperloze pijp van een MKI. Demperloos zorgt vanzelfsprekend echter wel weer voor meer geluid maar naar het schijnt is de geluidsvermeerdering van een demperloze in vergelijking met een standaard pijp minimaal. En ook is meestal de diameter van een standaard middenpijp te klein.

Kort samengevat hebben de volgende factoren een positieve invloed op het systeem;

• Temperatuur zo hoog mogelijk houden
• Zo groot mogelijke diameter
• Zo groot mogelijk drukverschil
• Zo weinig mogelijk obstakels (in de vorm van bochten en lasnaden ed.)

Verder is er nog de bekende tegendruk. Bij een 2 takt motor is dit noodzakelijk omdat deze niet voorzien zijn van een nok-klep systeem. Hierdoor moeten de inlaatgassen (brandstof-zuurstof) de uitlaat gassen uit de cilinder verdrijven. Hierbij is een een beetje tegendruk noodzakelijk om te voorkomen dat de inlaatgassen meteen de uitlaat weer uitstromen. Bij een 4 takt motor is dit dus niet het geval en is het juist nadelig. Dat de uitlaat van een 4 takt motor tegendruk moet geven is dus een fabeltje.

Om de verschillende factoren die van invloed zijn op de flow te kunnen beoordelen maken we gebruik van de volgende formule;

ΔP = Drukverschil tussen begin en eind van het gehele traject
R   = Radius buis
= Dynamische viscositeit
L   = Lengte buis

Bij een te grote diameter van de middenpijp gaat de snelheid omlaag doordat de gassen uit de cilinder in een relatief grote ruimte komt. Hierdoor stoomt het op dit punt wel snel uit de cilinder maar vervolgens moet het nog een heel eind door een buis heen. Omdat de druk aan het begin van de buis dan laag is is het uiteindelijke drukverschil tussen het begin en het einde van de uitlaatlijn klein en dus is de stromingssnelheid omlaag.

Een vuistregel voor de diameter is dat voor elke 60 vliegwiel pk 1 inch aan uitlaat diameter nodig is. Dus voor de CRX ED9 MKI geld 130/60=2,17" dit word dus ongeveer 2 1/6".

In de formule geeft een te kleine diameter van de middenpijp dus een kleine R en dus gaat vmax omlaag. Dit is een beetje te vergelijken met blazen door een rietje of blazen door een regenpijp, dat laatste gaat natuurlijk veel makkelijker. Om geen druk ophoping te krijgen dat als gevolg heeft dat de uitlaatgassen terugstromen in de cilinder moet de diameter van de uitlaat poorten altijd een heel klein beetje kleiner zijn dan de ingangsdiameter van het uitlaatspruitstuk.

η word groter als de temperatuur toeneemt, lucht word dus 'stroperiger' en kost dan meer kracht om door een buis te drukken (remt dus af). Voor lucht van 1 atmosfeer en een temperatuur van 20°C is het 18·10-6 Ns/m². Bij 100°C is het 21·10-6 Ns/m². De temperatuur is dus niet echt van hele grote invloed maar speelt wel mee.

Als de lengte van de buis kleiner word dan word het kijkend naar de formule ook sneller, echter speelt er nog een aantal factoren mee. De uitlaatgassen zijn een stroming die elke keer word onderbroken als de uitlaat klep dicht is. Er ontstaan dus een soort pakketjes gassen in de uitlaat (pulsen). In de periode dat de klep open staat willen we de gassen zo snel mogelijk uit de cilinder hebben zodat er weer zoveel mogelijk vers brandbaar mengsel in past. Het uitlaat pakketje verplaatst zich na het openen van de kleppen met een snelheid in het uitlaatspruitstuk. Gaan de uitlaatkleppen weer dicht dan ontstaat er dus een buis die aan een kant dicht is hierdoor ontstaat er achter het pakketje een onderdruk. Deze onderdruk kan mooi gebruikt worden om een ander pakketje uitlaatgassen van een andere cilinder eruit te 'zuigen'. Omdat we te maken hebben met een 4 cilinder motor en de pakketjes dus per cilinder opvolgen, is het zaak op het juiste moment het vacuüm achter het pakketje in verbinding te zetten met de cilinder waar op dat moment de kleppen van open staan zodat het ene pakketje het andere pakketje kan helpen de uitlaat te verlaten. Omdat bij moderne motoren een punt is waar de in en uitlaat kleppen tegelijk open staan worden ook meteen de verse brandstof naar binnen gezogen (dit heet scavenging). Meer informatie over het uitlaatspruitstuk staat in het volgende hoofdstuk.

Ook zorgt de lengte van de middenpijp voor een stabielere stroming omdat dus de pakketjes elkaar op gang helpen en een stabielere stroming maakt ook minder lawaai. En natuurlijk is er ook een praktisch nut van een lange uitlaat en dat is dat alle uitlaatgassen achter de auto uit komen, dit voorkomt de kans dat ze binnen in de auto terecht komen en de gezondheid van de bestuurder aantast.

Het spruitstuk

Deze verbinding van de pakketjes word dus gerealiseerd door het spruitstuk. Komen de (primaire en eventueel secundaire) buizen van het spruitstuk te vroeg bij elkaar (dit punt heet collector) dan staan op dat moment de uitlaatkleppen van de andere gekoppelde cilinder nog dicht en ontstaat er dus een vacuüm, dit remt het pakketje dus alleen maar af. Het ontwerpen van een spruitstuk is dus erg lastig mede doordat bij hoge toeren de snelheid van de pakketjes groter word, en dus word ook de afstand die het pakketje heeft afgelegd voordat de volgende cilinder ontstoken word groter.

De lengte van de primaire buis moet dus afgestemd worden op een bepaald toerental en dat is dus net wat je wil, wil je meer koppel bovenin (hoge toeren) dan moet je de buizen lang houden, wil je meer koppel onderin (lage toeren) dan moet je de buizen kort houden.

Dit is ook een beetje van toepassing bij het verschil in een 4-2-1 en een 4-1 spruitstuk. Een 4-2-1 geeft meer vermogen onderin en een 4-1 bovenin. Dit is ook te zien aan het feit dat de afstand van cilinder tot het punt de buizen samenkomen groter is bij een 4-1 en langere buizen geven meer kracht in hoge toeren. Het grote nadeel van een 4-1 spruitstuk is vaak dat er weinig ruimte is waardoor de bodemspeling erg klein word.

Uitlaatspruitstuk met lange primaire buizen.(foto hadamotorsport.com)

De lengte en diameter van de collector. Korter en een grotere diameter geeft meer piek vermogen, terwijl bij een grotere lengte en een kleinere diameter meer vermogen in het middengebied word gewonnen.

Eind demper

De eind demper is zoals het woord al zegt vooral bedoeld voor de demping van het geluid. Dit gebeurt meestal door de gassen door een pijp met gaatjes met daaromheen dempingmateriaal te laten stromen of door middel van schotten. De eerste heeft de voorkeur want bij dit principe word de flow minimaal beperkt en dus geeft hij het minste vermogens verlies. Voor het geluid van de demper is het eindstuk ook van belang. Een grote diameter van het eindstuk geeft een lagere toon.

Meer info:

D-series header comparison
Team Integra
Info over E keurmerk en APK eisen