Rohrleitungen für mehr Leistung: So wählen Sie die besten Verteilerrohre für Ihre Kombination aus

Die Maximierung des Abgasstroms ist ein Schlüsselelement für die Erzielung höchster Leistung aus jedem Hochleistungsmotor. Ganz gleich, ob es sich um ein 400 PS starkes Werks-Muscle-Car mit 93 Oktan oder um einen Top Fueler handelt, der Nitro verbrennt, ein ordnungsgemäß konstruierter Satz Fächerkrümmer sorgt für eine optimale Spülung und lässt den Motor sein Potenzial voll ausschöpfen.

Genau wie das Ansaugtuning ist auch das Tuning von Auspuffanlagen eine Wissenschaft. Die Größe und Länge des Primärrohrs sowie die Kollektorkonstruktion (und ggf. das Abgassystem) sorgen dafür, dass die verbrauchten Gase mit minimaler Einschränkung und geringstem Pumpaufwand vom Motor aus den Zylinderköpfen strömen können.

Wenn Sie sich Kopfzeilen ansehen, werden Sie mit einigen kritischen Optionen konfrontiert. Für welche Fächerkrümmer Sie sich entscheiden, hängt wahrscheinlich vom Motortyp, dem Platz unter der Motorhaube, dem Budget und manchmal auch von Klassenbeschränkungen ab. Zum Glück gibt es Dutzende von Fächerkrümmerherstellern, die alles verkaufen, von einschraubbaren Fächerkrümmern bis hin zu vollständig maßgeschneiderten Fächerkrümmern, die speziell für die Anforderungen Ihres Motors und Fahrgestells entwickelt und gebaut wurden. Darüber hinaus müssen Sie ein Kopfmaterial auswählen und entscheiden, ob eine Beschichtung verwendet werden soll oder nicht.

„Bei der Auswahl eines optimalen Rennkrümmers ist vor allem der Motortyp zu berücksichtigen“, sagte Vince Roman, Inhaber von Burns Stainless. „Wir fragen uns auch: Handelt es sich bei dem Motor um einen Reihenmotor oder um einen V-Motor? Und was ist die Anwendung? Offensichtlich sprechen wir von Drag-Race-Motoren, aber was noch wichtiger ist: Mit welcher Drehzahl verlässt man die Linie und schaltet und mit welcher Drehzahl fährt man los?“ die Motorreichweite, wenn sie die Ziellinie überquert?“

Er fuhr fort: „Das Design des Auspuffkrümmers hängt stark vom Drehzahlband ab, in dem der Motor läuft. Welche Verbesserungen wünschen Sie sich außerdem? Möchten Sie das untere Ende verbessern und müssen Sie oben mehr Drehzahl erreichen?“ Das Drehzahlband des Motors spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Primärgröße und -länge der Abgasprimärleitungen. Berücksichtigen Sie auch den Zylinderkopf. Verschiedene Zylinderköpfe haben unterschiedliche Befestigungsschraubenkonstruktionen und Anschlussgrößen. Für eine Abgasprimärleitung ist dies normalerweise in Ordnung größer als der Auslassanschluss sein – aber es kann auch zu Hindernissen kommen, z. B. durch ein zu kleines Primärrohr oder durch eine nicht übereinstimmende Anschluss-/Auslassöffnung.

Steven Zimmerman von Stainless Header Mfg. Inc. fügte hinzu: „Ein paar Dinge, die es zu bedenken gilt, sind, ob etwas von der Stange wirklich die erforderliche Leistung erbringt oder ob ein speziell angefertigtes Set besser dazu geeignet wäre.“ Die einzigartige Motorkonfiguration des Rennfahrers. Und Designüberlegungen sollten die Größe des Primärrohrs, den Materialtyp und den Kollektor-Zusammenführungsdurchmesser berücksichtigen. Danach beginnen Sie mit der Arbeit an anderen Aspekten/Variablen, einschließlich Primärlänge, Zusammenführungsgröße gegenüber Austrittsgröße, Schrittgröße und schließlich Kollektor- oder Megaphonlänge.

Die richtige Dimensionierung der Primärrohre ist ein guter Anfang. Wenn Sie dies richtig machen, erhalten Sie die maximale Leistung und das am besten nutzbare Leistungsband. Hier spielen Fahrzeuggewicht, Getriebetyp und Übersetzung eine Rolle. Beispielsweise wird ein 350 Chevy in einem leichten Schaltgetriebe wahrscheinlich mit einer hohen Drehzahl gestartet, und der Motor wird nie die untere Seite des Leistungsbereichs erreichen. In diesem Fall können Sie sich für einen größeren Vorsatz entscheiden, der maximale Leistung bei Spitzendrehzahl liefert, ohne dass Sie sich Gedanken über einen Drehmomentverlust im unteren Drehzahlbereich machen müssen. Im Gegensatz dazu erfordert der gleiche Motor in einem schwereren Automatikgetriebe, beispielsweise einem Kombi, möglicherweise einen kleineren Primärteil und sogar ein X-Rohr an den Krümmern, um das Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen zu erhöhen.

„Primärgröße und Kollektordurchmesser hängen weitgehend vom Kubikzoll des Motors, der Anzahl der Zylinder, der Spitzendrehzahl/Betriebsdrehzahl, aber vor allem von der PS-Zahl ab“, erklärte Zimmerman. „PS ist ein direktes Ergebnis des Luftstroms durch den Motor, und je höher die Leistung, desto größer der Bedarf an Luftstrom. Natürlich werden andere Aspekte die Dimensionierung drastisch verändern, insbesondere Leistungsadditive wie Turbolader, Gebläse oder Lachgas.“ Darüber hinaus gibt es viele großartige Softwareprogramme, die neben vielen anderen Funktionen eine Vielzahl von Gleichungen und Algorithmen ausführen können, um die Header-Größe zu bestimmen. Diese Programme sind für uns großartig, da wir uns jeden Tag mit dem Header-Design befassen Tag, aber für jeden Hersteller, der einen einmaligen Satz baut, lohnen sich die Kosten für ein Softwareprogramm möglicherweise nicht. Aus diesem Grund bieten wir 40 Stunden pro Woche kostenlose technische und Designberatung für jeden an, der anruft, egal ob er bei uns kauft oder Nein. Wir verfügen über die Erfahrung und Informationen, um jedem Bauunternehmer zu helfen.“

Wir haben auch gefragt: Wie sollte ein Rennfahrer feststellen, ob Stufenköpfe erforderlich sind? Zimmerman fuhr fort: „Designs mit abgestuften Krümmern sind in der Regel Lachgas- und Saugmotoren vorbehalten, obwohl wir einige wenige bei Gebläsekonfigurationen sehen. Abgestufte Krümmer bieten den Vorteil einer höheren Abgasgeschwindigkeit am Zylinder durch einen kleineren Rohrinnendurchmesser, während.“ Dies ermöglicht die Vorteile höherer Strömungskapazitäten weiter stromabwärts des größeren Rohrinnendurchmessers. Dies ist großartig für den Fahrer, da sich der Auspuff durch Hitze und Verbrennung immer noch ausdehnt, während innerhalb der Auspuffrohre ein größeres Raumvolumen erforderlich ist, um den richtigen Durchfluss aufrechtzuerhalten . Dies ist auch für den Hersteller von Vorteil, da es Gleitverbindungen und daraus resultierende Überlappungsschweißungen an den Sammelrohren ermöglicht, was häufig zu einfacheren Schweißnähten und stärkeren Verbindungen an den Sammelrohren führen kann. Ein weiterer vorteilhafter Effekt des abgestuften Designs ist die Anti- Umkehreigenschaften der Rohre. Durch die Stufe in den Rohren entsteht eine geringe Überlappung und Druckdifferenz, wodurch sichergestellt wird, dass sich der Auslass weiter stromabwärts bewegt, und eine Umkehrung zurück zu den Auslassöffnungen verhindert wird.

„Dennoch ist ein Stufenkrümmerdesign nicht immer zu 100 % vorteilhaft. Es werden immer zusätzliche Kosten damit verbunden sein, und jeder Motor, der in einem schmalen Leistungsband arbeitet, kann möglicherweise einige der Vorteile eines breiteren Motors nicht nutzen.“ Powerband-Motoren möglicherweise sehen. Darüber hinaus nehmen die größeren Röhren von Natur aus mehr Platz im Motorraum ein, was bei kompakten Anwendungen ein Verpackungsalptraum sein kann. Es kann sich auch nachteilig auf aufgeladene Anwendungen, insbesondere Turbo-Setups, auswirken Dadurch wird ein Teil der Abgasgeschwindigkeit verringert, was zu einem Anstieg des Turbolochs führt.

„Darüber hinaus kann die Wahl zwischen einem zweistufigen und einem dreistufigen Verteiler weitgehend von der Verpackung und der Leistung abhängen. Um wirklich einen Nutzen aus jeder einzelnen Stufe zu ziehen, sind bestimmte Längen erforderlich. Und wenn ein Bauunternehmer nur Platz dafür hat.“ Bei einem 20 Zoll langen Sammelrohr beispielsweise führt eine Aufteilung der Primärrohrlänge im Verhältnis 33/33/33 dazu, dass jede Primärstufe weniger als 7 Zoll lang ist, was sich möglicherweise nicht als so vorteilhaft erweist wie ein zweistufiges System mit einer Aufteilung im Verhältnis 50/50 Jedes Rohr hat eine Länge von 10 Zoll. Zugegeben, das sind alles sehr situative und motorabhängige Variablen, und es ist am besten, einige dieser Punkte zu besprechen, wenn mehr Motorinformationen verfügbar sind, wie z. B. Nockenspezifikationen, Bohrungs-/Hub-Verhältnisse und Kraftstoff Arten sind oft auch notwendige Faktoren.

Mark Emerson von Hooker Headers fügte hinzu: „Der beste Weg, die optimale Primärrohr- und Kollektorgröße zu bestimmen, besteht darin, vor Ort zu notieren, welche bestimmte Kombination am besten gefällt. Das ist nicht immer die kostengünstigste, daher ermöglichen Tools wie die Pipemax-Software.“ Benutzer können ihre spezifischen Informationen eingeben, um Empfehlungen für die besten Größen für ihr Setup zu erhalten. Und wie wir wissen, gibt es nichts Besseres als einen guten aufeinanderfolgenden Test auf der Rennstrecke.

Roman empfahl Rennfahrern: „Besuchen Sie die Website von Burns Stainless und füllen Sie das Formular mit den Rennmotorspezifikationen aus. Burns hilft Rennfahrern bei der Auswahl der Primärgröße und -länge der Krümmer, nachdem Bohrung, Hub, Verdichtungsverhältnis, Einlass- und Auslassventilgrößen, Nockenwellendesign usw. bestimmt wurden Motorbetriebsdrehzahlbereich. Das Motordrehzahlband ist der wichtigste Faktor bei der Bestimmung der Primärrohrlänge, während Hubraum und Leistung für die Bestimmung des Primärrohrdurchmessers wichtig sind.

„Darüber hinaus wird die Größe und das Design des Zusammenführungskollektors auf der Grundlage der Anwendung, der Leistungsabgabe und des Betriebsdrehzahlbereichs bestimmt. Typischerweise profitieren Drag-Racing-Anwendungen ohne Schalldämpfer von der Verwendung eines umgekehrten Kegel-Megaphon-Kollektors. Die Größe des Kollektorauslasses [oder der Kehle] und Auslassdurchmesser werden je nach Anwendung berechnet. Burns Stainless verwendet die proprietäre X-Design-Software zur Dimensionierung von Sammlern und Sammlern. Die Dimensionierung des Sammlers basiert auf den Motorparametern wie Bohrung, Hub, Ventilgröße und Nockenwellendesign. Die Anzahl der Schritte wird bestimmt basierend auf der Kollektorgröße und der Größe der Auslassöffnung. Ein gut entwickelter moderner Rennmotor benötigt normalerweise ein dreistufiges Design. Motoren mit geringerer Leistung benötigen ein zweistufiges oder vielleicht auch nur einstufiges Design.

Um beim Thema Design zu bleiben, fragten wir: Wie wichtig ist es, Primärrohre gleicher Länge zu haben? Emerson erklärte: „Je kürzer die Primärrohre sind, desto besser lässt sich der Zeitpunkt festlegen, an dem sie in den Kollektor eintreten, um den maximalen Spüleffekt für den folgenden Impuls aufrechtzuerhalten, der durch den Sammler wandert.“

„Dies ist ein sehr kontroverses Thema in der Schneidwerksbranche“, fügte Zimmerman hinzu. „Meiner Erfahrung nach kommt es selten vor, dass sich Header gleicher Länge negativ auf die Leistung auswirken. Das bedeutet jedoch nicht, dass sie immer von Vorteil sind. Header gleicher Länge scheinen bei höheren Drehzahlen den größten Effekt zu haben. N/A [ Saugmotoren und drehzahlempfindliche Turbolader. Dies führt zu einer ganzen Welt der Mathematik und Theorie, die sowohl die Ausbreitung von Pulswellen als auch die Strömungsmechanik betrifft. Auch das Kosten-Nutzen-Verhältnis variiert stark, wenn der Kraftstofftyp geändert oder das Primärrohr drastisch vergrößert wird Längen entsprechend den Längen anpassen. Einige Konstruktionen können von der gleichen Länge so geringfügig profitieren, dass es sich nicht lohnt, die Zeit des Herstellers zu verschwenden oder Platz im Motorraum für die minimalen Gewinne zu opfern. Unserer Erfahrung nach laufen die Gestaltung und der Bau des Krümmers zusammen Eine Hierarchie der Wichtigkeit, beginnend mit der Primärrohrgröße, gefolgt von der Kollektorverschmelzungsgröße, der Notwendigkeit von Stufensammlern oder Einzelrohrgrößen und schließlich gefolgt von Röhren gleicher Länge. Wir glauben mit Sicherheit, dass Sammelrohre gleicher Länge ihren Platz in der Leistung haben Welt, und das können Tausende von Rennfahrern und Herstellern auf der ganzen Welt beweisen, aber wir würden auch nicht von diesem Design leben oder sterben. Es handelt sich größtenteils um eine Engine-abhängige Lösung und ist sicherlich nicht der wichtigste Faktor beim Entwerfen oder Erstellen eines benutzerdefinierten Headers.

Weiter führte Zimmerman aus: „Primärrohrgröße, Stufengröße [wenn ein Stufensammler gebaut wird] und Kollektorgröße sind Faktoren mit höherer Priorität als die Primärlänge. Aber wenn Sie diese anderen Faktoren berücksichtigt haben, kommt sicherlich die Rohrlänge als nächstes an die Reihe.“ beste Variable. Ohne zu kompliziert zu werden, wird die Rohrlänge anhand der Betriebsdrehzahl des Motors oder der Spitzenleistungsdrehzahl, des gesamten Hubraums des Motors, der Spitzenleistung, der Kraftstoffart und dann der Anwendung des Fahrzeugs selbst bestimmt. Ein Small-Block-Crate-Motor mit einem Tri -Y-Setup auf einem ovalen Dirt-Track-Wagen stellt deutlich andere Anforderungen an die Krümmerlänge als derselbe Small-Block, der in einem Langstrecken-Rennwagen verwendet wird. Es gibt mehrere hervorragende Programme, die auf der Grundlage davon hervorragende Schätzungen der Primärrohrlänge liefern können eine Vielzahl von Motor- und Nockenwellenparametern. Natürlich wird der wahre Test immer ein Prüfstandstest und ein Viertelmeilenlauf sein. Am wichtigsten ist es, Änderungen bei 60 Fuß, Höchstgeschwindigkeit usw. zu notieren. Als eine sehr allgemeine Regel von Daumen [N/A, genauer gesagt], kürzere Rohrkrümmer eignen sich besser für Anwendungen mit hohen Drehzahlen, während längere Rohrkrümmer typischerweise besser für niedrigere Enddrehmomentwerte sind. Turbosysteme hingegen profitieren typischerweise von einer kürzeren Rohrlänge, da dies die Spulenzeit verkürzt und die Abgasgeschwindigkeit im Vergleich zu einem längeren Sammelrohr mit demselben Durchmesser erhöht.

„Manchmal kann die Rohrdimensionierung jedoch indirekter sein, als ein Hersteller zunächst denkt. Im Allgemeinen basiert die Rohrdimensionierung auf der PS-Zahl, die ein direktes Ergebnis des Luftstroms ist, der durch die Drehzahl und den volumetrischen Wirkungsgrad des Motors (VE) bestimmt wird. Also ja.“ , U/min wirkt sich auf die beste zu verwendende Rohrgröße aus. Motoren mit höherer Drehzahl reagieren in der Regel besser auf eine kürzere Primärrohrlänge als ein Motor mit niedrigerer Drehzahl. Dies ist ein Ergebnis des gesamten Abgasstroms und der Druckwellen. Motoren mit höherer Drehzahl haben eine höhere Frequenz von Abgasimpulsen, da sich das Auslassventil mit einer höheren Geschwindigkeit öffnet/schließt als Systeme mit niedrigeren Drehzahlen. Da diese Impulse durch das Abgassystem reflektiert werden, können sie beginnen, sich zu stören und Turbulenzen in den Rohren zu verursachen, je länger das Abgas zurückgehalten wird bevor es in die Atmosphäre austritt.

„Dies ist auch der genaue Grund dafür, dass Motoren mit niedrigerer Drehzahl mit längeren Primärrohren eine gute Leistung erbringen. Die geringere Rate der Abgasimpulse bedeutet, dass der Abgas mehr Länge benötigt, um die Amplitude der Impulse zu verringern und dazu beizutragen, die Menge der radikal turbulenten Flüssigkeitsbewegung im System zu verringern [ In einem Abgassystem wird es wahrscheinlich nie eine echte laminare Strömung geben, aber je geringer die Turbulenzen, desto leichter kann das Abgas das System verlassen.] Diese Integration von Abgasimpulsen trägt dazu bei, das Drehmoment im unteren Drehzahlbereich in einem langen Rohrkrümmer wie dem Motor zu verbessern muss weniger Kraft aufwenden, um Abgase herauszudrücken, und kann mehr Verbrennungskräfte nutzen, um effizientere Energie zu erzeugen.“

Sammler

Wie Sie sich vorstellen können, gibt es keinen „besten“ Stil/Typ für Header-Sammler. „Theoretisch reagieren V8-Motoren normalerweise am besten auf gut optimierte Tri-Y-Designs“, sagte Roman. „Tri-Y-Designs müssen jedoch für die Art des Rennsports und das Motordesign optimiert werden und erfordern oft umfangreiche Tests und Optimierungen, während Vier-in-eins-Designs mit Merge-Kollektoren mit X-Design optimal konfiguriert werden können und normalerweise die besten Ergebnisse liefern.“ aus der Box.

Zimmerman fügte hinzu: „Jede Motoranwendung wird ihren eigenen ‚besten‘ Kollektortyp haben. N/A-Anwendungen werden beispielsweise stark von einem echten Zusammenführungskollektor profitieren, bei dem es eine Zusammenführung von beispielsweise 3,5 Zoll und eine konische Erweiterung gibt.“ Entweder zu einem 4- oder 4,5-Zoll-Kollektor. Diese „Quetschung“ am Zusammenführungspunkt fungiert als Venturi und erzeugt eine Niederdruckzone im Inneren des Kollektors. Dieser Druckabfall führt zu einer Erhöhung der Abgasgeschwindigkeit und ist mit den vier gekoppelt Da alle Rohre gleichzeitig aufeinander treffen, wird die Spülung der Zylinder erheblich verbessert.

Emerson fügte hinzu: „Die Art des Kollektors, den Sie wählen, hängt von der Kombination ab, aber wir bevorzugen den Vier-in-eins-Kollektor im Merge-Stil mit der Hinzufügung eines Merge-Speers. Der ‚Vier-eins-Stil‘-Kollektor ermöglicht einen insgesamt kürzeren Kollektor.“ Bei Bedarf hilft der Zusammenführungsspeer dabei, den Übergang des in den Kollektor eintretenden Abgasimpulses zu glätten, um die Impulsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten.

Kopfmaterial und Beschichtungen

Beim Bau von Kopfstücken werden häufig verschiedene Materialien verwendet, die sich auf Leistung und Haltbarkeit auswirken können. Einfach ausgedrückt ist dies ein Bereich, in dem Sie definitiv das bekommen, wofür Sie bezahlen.

„Die am häufigsten verwendeten Materialien für Krümmer im Rennsport sind Weichstahl und Edelstahl“, sagte Roman. „Inconel und Titan werden ebenfalls verwendet, obwohl wir Titan für die meisten Drag-Race-Anwendungen im Automobilbereich nicht empfehlen. Weichstahl ist die kostengünstigste und am leichtesten verfügbare Option. Der Nachteil von Weichstahl ist Korrosion. Dies schränkt nicht nur die Langlebigkeit ein.“ Bei extremen Motoren mit Nockenwellen mit großer Überlappung können Eisenoxidpartikel aus den rostenden Krümmern während der Umkehrperioden in den Zylinder gelangen und Zylinderwand- und Ringschäden verursachen. Korrosion kann durch Keramikbeschichtungen minimiert werden. Wir empfehlen, die Innenseite und zu beschichten außerhalb eines Abgaskrümmers.

„In Krümmern werden drei gängige Edelstähle verwendet. Von ihnen ist 409 die kostengünstigste Edelstahllegierung. Es handelt sich um eine ferritische Legierung, die Chrom und Nickel enthält, aber einen relativ hohen Eisengehalt aufweist, wodurch sie anfällig für Rost ist. Sie ist besser als aluminisierte Legierung.“ Stahl, der jedoch mit der Zeit rostet und außerdem nur begrenzte Hochtemperatureigenschaften aufweist. Als nächstes kommt Edelstahl 304, die leistungsstärkste rostfreie Legierung. Es handelt sich um ein austenitisches Material mit niedrigem Eisengehalt, das ihm hervorragende Korrosionseigenschaften verleiht. Beachten Sie, dass Edelstahl 304 dies hat Hervorragende Schweißbarkeit und Formbarkeit machen es zu einer hervorragenden Wahl für Auspuffkrümmer. Der Unterschied zwischen 409 und 304 oder anderen austenitischen Edelstählen lässt sich leicht mit einem Magneten erkennen. Ein Magnet haftet nicht an 304.

„Die nächste gängige Edelstahllegierung, die in Abgasen verwendet wird, ist Edelstahl 321. Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um 304, das mit kleinen Mengen Titan oder Niob stabilisiert ist und eine bessere Festigkeit bei höheren Temperaturen bietet. Burns Stainless empfiehlt die Verwendung von 321SS, wenn die Abgastemperaturen 1.400 Grad Fahrenheit überschreiten kann in vielen Anwendungen mit Turbolader leicht erreicht werden. Außerdem kann 321 eine gute Wahl für dünnwandige Sammler sein, um einen zusätzlichen Sicherheitsspielraum zu bieten.“

Er fuhr fort: „Das beste Material für Rennkrümmer sind Inconel-Legierungen. Diese Legierungen mit hohem Nickel-/Chromgehalt werden seit Jahrzehnten im Formel-1-Rennsport verwendet. Die gebräuchlichste Legierung ist 625, die hervorragende Hochtemperatureigenschaften aufweist und für Abgase empfohlen wird.“ , bei dem es zu Abgastemperaturen von über 1.800 Grad Fahrenheit kommen wird.

Neben dem Material sollte jeder Rennfahrer über eine Krümmerbeschichtung nachdenken. Laut Roman „haben Keramikkrümmerbeschichtungen zwei Hauptzwecke: Sie halten die Abgasenergie im Abgasrohr und helfen so, die Brennkammer zu spülen, und sie helfen dabei, die Hitze unter der Motorhaube zu regulieren und Elektronik und andere empfindliche Komponenten zu schützen.“

Brennt rostfrei949.631.5120Burnsstainless.comHooker-Header1.866.464.6553Holley.com/brands/hookerZitronen-Header805.239.8998Lemonsheaders.comPro Fabrication Krümmer und Auspuff704.795.7563Profabrication.comStainless Headers Mfg. Inc.800.290.3920Stainlessheaders.comTA-Leistung480.922.6807Taperformance.com