Výfuk: jen odpadní roura?

Výfuková soustava víc než co jiného kolem motoru přirozeně trpí řadou kompromisů zrozených jednoduše z toho, že (ať chceme či nikoliv) příslušíme do nějakého společenství, v němž ne každý musí považovat hřmot našich pístů vyhánějících s každým šťouchem saze do ovzduší za rajskou muziku. Ne každému musí vonět spálený benzín. Z hlediska nás, motorkářů, zase nemusí každá motorka nést jen ty nejlepší a nejdražší technologie, protože někomu na tom prd záleží, a tak se rozpočtáři výrobců někdy dost zvráceně vyřádí. Ne každý z nás zase musí po nedělní projížďce nutně na pár hodin ohluchnout, jiný trpce nese, když se ho soused nevinně zeptá, co to má za kubaturu – že prej to zní jako dváca… Není proto divu, když je ve chvíli, kdy se rozhodneme „ladit“, výfuk první na ráně.

Dlouhý vývoj

Historicky má výfuk za sebou vývoj o něco kratší než samotný motor. To proto, že zpočátku se téhle věci fakt nevěnovalo víc pozornosti, než nanejvýš jako odpadní rouře. O souvislostech s výkonem se toho zpočátku moc nevědělo – trubičky výfuku vedly maximálně dolů pod rám, aby saze a olej nešpinily nohavice sportsmana, jindy ani to ne. Na některých starých motorech jsou k vidění díry vyvrtané do spodní části válců čtyřtaktu, kterými motor mocně oddychoval do atmosféry. Výfuková soustava byla našim pradědům prostě u… výfuku.
Jako první se řešil hluk. Přišlo se na to, že špuntem v potrubí se celá ta věc dost ztiší. Stejně tak ovšem i výkon. Objevily se proto ručně ovládané klapky (obdoba dnešních 4T přívěr), které jezdec za městem otevřel a s plným profilem potrubí mohl upalovat v dál. Laborování s výfukem ve snaze ovlivnit výkon a jeho průběh přinesly přirozeně závodní konstrukce. S rostoucím počtem válců motoru se časem začala poněkud komplikovat i otázka zástavby, obzvlášť u dvoutaktů, či s nástupem velkých kubatur, které vyžadují větší průřezy i objemy tlumičů.
Podle staré poučky řešící tlumení hluku bez přílišného omezení výkonu by ideální tlumič výfuku měl mít přibližně stonásobný objem motoru, respektive válcové jednotky motoru, pokud má každý válec svůj výfuk. To je samozřejmě z praktického hlediska dost složité dodržet.
A to jsme ještě nezačali s emisemi, kvůli kterým do výfuků přibyla další komplikace - katalyzátor překážející výkonu, zabírající další prostor a přidávající další kila, včetně nutných tepelných štítů. Prostě blázinec.

Výfuky podle způsobu tlumení

Na motorkách jsou v zásadě tři druhy tlumičů, případně jejich kombinace. Naši předci už dávno objevili, že rozdělením jednotného tlakového pulzu do mnoha proudů a jeho brzděním lze zdárně snížit energii tlakové vlny výfukových plynů a tím i její hlučnost při vstupu do atmosféry. Tak vznikly tlumiče s přepážkami zvané restrikční. Jsou levné, poměrně účinné a hlavně zcela bezúdržbové (dokud neshnijí).
Lidské ucho je citlivé na určité tóny, jiné ho naopak nechávají zcela klidným. Vývojem se přišlo na to, jak bez velkých omezení průřezů výfuku potřebných pro dobré vyplachování motoru, odfiltrovat a pohltit (absorbovat) ty tóny, které jsou na obtíž (zpravidla ty vyšší). Tím se zrodily tlumiče absorpční, které jsou výrobně rovněž velmi levné, nicméně už se neobejdou bez občasné údržby (dochází k ničení absorpčního materiálu) a samy o sobě zpravidla nevyhoví současným hlukovým normám a je třeba je kombinovat s jiným typem.
Třetím druhem jsou rezonanční (reflexní) tlumiče, které kombinují principy předchozích dvou s docela složitým procesem vzájemné eliminace tlakových pulzů. Protože hluk není nic jiného, než forma vlnění, je možné amplitudy s opačnými hodnotami vzájemným působením vyrušit. Asi není těžké si představit, jak složité laborování tomu musí předcházet, stejně jako to, že výsledek zpravidla vyhoví jen určitému pásmu otáček.

Laďáček asi od Ládi

Podobně jako u tématu sportovních vzduchových filtrů by i u výfuku bylo velice naivní si myslet, že jednoduchou výměnou (nejčastěji) sériové koncovky za „laděnou“ (rozuměj jakýkoliv aftermarket) ve smyslu moderní rozmazlenosti pod heslem „plug and play“ dobereme se k nějakému opravdu hmatatelnému výsledku. Řada testů provedených za desítky let redakcemi po celém světě prokázala, že vám tuningová koncovka roce z loktů neurve, naopak často funguje hůř nežli opovrhovaný originál anebo přidá nějaké to procento výkonu v nejvyšších otáčkách (samozřejmě při 100% zatížení).
Název „laďák“ nebo „laděná koncovka“ je pitomost už z principu, protože výrobce dílu ten výfuk určitě pro váš konkrétní motor těžko ladil a v mnoha případech pochybuju, že ho vůbec nějak ladil i pro daný typ motocyklu. Kvůli zlevnění výroby se i ve výrobě tuningových dílů používají celky a podcelky (když už na ně přece máme formy!) pasující pro rozdílné stroje, jen se přizpůsobují rozměrově, aby pasovaly. Například kdysi velmi oblíbená endurová koncovka Laser ProDuro (Inox) je v podstatě stejná pro všechny tehdy aktuální stroje všech značek a liší se jen přední částí pro připojení ke svodům, případně koncovým špačkem kvůli estetice a úhlu umístění. Přesto to nemá znamenat, že je to úplně marná investice – jen je třeba se oprostit od tajemných představ, které kolem svých výrobků tuningoví producenti rádi vytvářejí, a nečekat kdovíjaké zázraky.
Už minule zaznělo, že motor našich strojů je příliš komplexní soustavou, aby do ní šlo sprostě zasáhnout na jednom konci bez rizika, že rozhodím něco jinde. Pokud chci ze sériového motoru dostat výrazně vyšší výkon, měl bych předem vědět, že mě čeká ne zrovna levný zásah do sání, přípravy směsi a současně do kompletně jiné výfukové soustavy – a ta nezačíná koncovkou, ale už za hlavou motoru.
V příštím díle vás pobavím pár let starým příběhem jednoho takového značkového ladění, které ve výsledku stálo neuvěřitelný ranec, a každý z několika získaných poníků by zasloužil doslova pozlatit. Ono totiž chtít bejt chytřejší než parta konstruktérů je fakt makačka.

Má to smysl?

Odpověď, možná dost překvapivě, zní: ANO – nemusí to být úplně zbytečná věc. Na rozdíl od řady jiného tunění na přední straně motoru jsou změny na výfukové soustavě čtyřdobého motoru bez reálného rizika poškození motoru. Přinejhorším to hůř pojede. O dvoutaktu bude ještě pár slov na konci článku.
Zatímco dneska se výrobci i u sériových výfuků snaží o použití ušlechtilých materiálů a hlavně o patřičné designové začlenění do celku, nebyla dřív výfuková soustava o moc víc než jen kanalizační roura, alespoň z pohledu designu a použitých materiálů – což platilo mnohdy ještě před koncem tisíciletí. Nutnost dodržet hlukové normy navíc vedla a stále vede k velkým rozměrům a masivním komorám výfuku, bez kterých na omezeném prostoru nelze hluk úspěšně utlumit.
Jejich náhradou za neoriginální výfuk lze přinejmenším získat nerezavějící materiál a ušetřit v řadě případů dost kilogramů, mnohdy umístěných na tom nejpitomějším místě (dost daleko od těžiště). A když nic jiného, tak už tohle je jasný přínos. Hutnější zvuk většinou taky potěší, ale s časem člověk stejně přijde na to, že všeho moc škodí.

Jaký vybrat?

Vkus je tak rozličný faktor, že poradit není jednoduché. Každý si musí sám odpovědět na to, co vlastně hledá. Jdu po hmotnosti nebo chci něco bezúdržbového? Budu to ladit na brzdě a jde mi o výkon bez ohledu na homologaci? Nebo chci jen něco lehčího, nevšedního s trochu sytějším zvukem, něco pro radost?
Existují výfuky (koncovky) s homologací a ty bez. Homologovaný výfuk by kromě nějakého toho vyraženého Éčka měl hlavně mít doklad o homologaci, který je dobré vozit s sebou a v případě potřeby se jím kontrolním autoritám prokázat. Homologovaná koncovka nebude nikdy jen absorpční holá uvnitř děrovaná roura. Konstrukčně půjde o kombinaci přepážkového a absorpčního tlumiče. Pokud je absorpčním materiálem vata, počítejte s tím, že bude třeba výfuk časem renovovat. Není tak od věci už při nákupu poptat technologické možnosti takové opravy. Homologovaný výrobek je vždycky dražší než jeho nehomologovaný ekvivalent.
Ryze absorpční koncovky jsou díky jednoduché konstrukci samozřejmě lehčí, od toho stejného výrobce i levnější a z hlediska touhy ladit výkon dalšími zásahy do motoru i vhodnější. V módě je karbon – dobře vypadá, je lehčí a má dobré samotlumicí vlastnosti. V provozu ale vyžaduje pečlivější údržbu, nežli podobná věc z nerezu, titanu nebo hliníku. Absorpčním materiálem těchto koncovek je vesměs minerální vata, která se provozem „vytlouká“ – pulzy prostě časem materiál vaty nadrolí a vyženou ven (čím méně válců, tím rychlejší proces). Účinek tlumení se snižuje a materiál je dobré po čase obnovit. Když to zanedbáte u kovové koncovky, budete mít jen hlučnější výfuk, vliv na výkon asi moc nepoznáte. Když na to budete kašlat u karbonové koncovky, riskujete její lokální propálení, protože vata má za úkol i odizolovat vnější plášť koncovky od přímého žáru spalin.

Výfuk není jen koncovka

Abychom si dobře rozuměli, odkazuji na nedávný článek o vzduchových filtrech a jeho část s tématem výkon versus točivý moment. Něco jiného se skryje pod pojem nejvyšší výkon a něco jiného může být vlastní pocit z výkonu, který spíše než s absolutní hodnotou výkonu souvisí s jeho průběhem. Pokud jde o to dostat z motoru maximum, pak je nutné sáhnout jak do sání a přípravy směsi, ale i do kompletního výfuku včetně svodů, které jsou mnohdy z důvodu průběhu výkonu jednou z hlavních restrikcí. A tady naprostá většina z nás narazí na vlastní možnosti, protože honba za výkonem těžko může nějak kloudně dopadnout, když to prostě doma v garáži jen tak naházíme na svou sériovku.

Výsledek vždycky nějaký bude, křivka se většinou mírně změní nebo posune, ale otázkou zůstává, zda k naší spokojenosti, zda ten malý „peak“ v maximu stojí třeba za ztrátu síly ve středních otáčkách. To je nejčastější výsledek použití obyčejných absorpčních koncovek bez homologace – menší odpor prospěje v maximu, ale zhorší plnění válců v nižších otáčkách. Osobně mám spíš dobrou zkušenost s homologovanou koncovkou (absorpce + restrikce), která výrazně snížila hmotnost stroje (výfuk pod sedlem) a subjektivně zlepšila spíš střední otáčky v běžném provozu častěji využívané než oblast před červeným klínem otáčkoměru. Současně s tím nebylo potřeba ani sahat na karburaci, spotřeba se nepohnula a průkaz o homologaci dává klid, když se s tím chci vydat někam přes hranice k sousedům.
Otevřený absorpční výfuk nebrání dostatečně při deceleraci jevu, kdy se vlivem kmitání vrací do výfukového traktu vzduch z atmosféry. Kyslík v něm obsažený umožňuje zapálení nespálené směsi naplivané do výfuku při brzdění motorem. Výsledkem je známé breptání či střílení do výfuku. To je bohužel jev, který jde seřízením karburace odstranit jen zčásti, protože jiným nastavení volnoběžné směsi (na nic jiného v této souvislosti nemá smysl sahat!) na karburátoru zároveň ovlivňujeme chování motoru při malém zatížení, jeho spouštění atd. Každopádně není od věci zkusmo pohnout šroubkem směsi vždy aspoň o ½ otáčky na jednu a pak na druhou stranu.

Katalyzátory

Do motorek ještě nedorazilo automobilové OBD (EOBD), tedy „onboard diagnostika“, která lambda sondou za katíkem hlídá jeho práci. Díky tomu můžeme tuhle homologační protivnost z výfuku beztrestně (z hlediska funkce, samozřejmě) odstranit. Řídicí jednotka motocyklového motoru nemá jak zjistit, že tam ta věc chybí, takže pojede pořád podle svého původního nastavení. Věcí jinou je, že na přidaný odpor ve výfuku konstruktéři výrobce nějakým způsobem naladili charakteristiku přípravy směsi. Zmenšením odporu odstraněním katalyzátoru můžeme v určitých režimech parametry motoru zhoršit. Podle osobně neověřených informací si s tím má umět poradit dodatečná aplikace power commanderu anebo instalace nové mapy do ŘJ. Osobní zkušenosti z německých dvouválců ukazují, že se nestane vůbec nic.

Dvoutakty

Zatímco čtyřtakt na výfuk není kdovíjak citlivý, u dvoutaktu jde o jeden ze základních stavebních kamenů jeho výkonu. Bez opravdových specialistů bych zásah do výkonové části výfuku dvoudobého motoru určitě nedoporučil. Jde o tu část potrubí mezi válcem a koncovkou, tedy o expanzní kužel a protikužel. Při extrémně amatérském zásahu zde v důsledku velkého ochuzení směsi riskujeme i poškození motoru. Koncovku samotnou, která je někdy jen absorpčním tlumičem (sportovní motory), jindy kombinací absorpce a restrikce (starší nebo homologačně upravené motory), lze zaměnit bez vážnějšího rizika. Zlepšení výkonu lze čekat spíše tam, kde měníme restrikční výfuk za absorpci. Často si uděláme tu nejlepší službu prostě tím, že tlumič zrenovujeme novým absorpčním materiálem. Všechno další je spíše o vzhledu a úspoře hmotnosti.

Závěr?

Internet je plný různých kalkulátorů pro čtyřdobé i dvoudobé motory, kde je možné z kubatury, časování, otáček a dalších parametrů najít vodítko pro délku a průměr výfukového potrubí. Vypadá to jako kalkulačka na povinné ručení – zadáte pár vstupních dat a všecko bude oukej. Je-li to tak, pak si výrobci drží své konstruktérské týmy a zkušební střediska úplně zbytečně, hlupáci… Ze vstupních dat těchto, jinak pro základní orientaci dobře míněných, kalkulátorů je ovšem možné si udělat slušnou představu, co všechno může výkon ovlivňovat, a že je dost naivní představa nějaké zásadní změny výkonu prostou instalací koncovky bez dalších úprav.
Je-li ovšem naše motivace poháněná touhou po „lepším“ zvuku, nižší hmotnosti nebo případně po něčem, co nerezaví, pak může výfuk z aftermarketu dobře posloužit. Čím je otevřenější, tím spíš se může pozitivně projevit v maximálním výkonu, ale zároveň může způsobit potíže v nastavení tvorby směsi v malém zatížení či přechodových stavech. A naopak. Stejně jako u jiných zásahů do konstrukce i tady platí: vybírat produkty s odpovídající technickou podporou, tedy výfuky od výrobců, kteří společně s produktem umějí nabídnout i postup, jak motor toho kterého stroje adekvátně odladit. Anebo jít a koupit výfuk s homologací bez nutnosti dalších úprav a bez obav ze zlých pánů v uniformách.

Informace o redaktorovi

Pavel Suchý - (Odebírat články autora)