Hệ thống xả là một bộ phận quan trọng của động cơ ô tô. Nó không chỉ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của động cơ mà còn ảnh hưởng đến khả năng kiểm soát khí thải và tiếng ồn của xe. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn các thành phần khác nhau của hệ thống ống xả và cách chúng hoạt động.
Quán tính xả
Khí có quán tính nhất định trong quá trình chảy, quán tính khí thải lớn hơn quán tính nạp. Sử dụng năng lượng quán tính của khí thải có thể cải thiện hiệu suất khí thải, điều này đặc biệt quan trọng ở động cơ hiệu suất cao. Nhiều người cho rằng khí thải được piston đẩy ra ngoài trong quá trình xả, nhưng thực tế, ngay khi van xả mở ra, một lượng lớn khí thải sẽ bị đẩy ra khỏi van xả với tốc độ rất cao. Lúc này, trạng thái không bị piston đẩy ra ngoài mà do chính nó đẩy ra dưới áp suất. Sau khi khí thải đi vào ống xả, nó ngay lập tức giãn nở và giải nén, tạo thành trạng thái áp suất âm.
Xung xả
Xung khí thải là sóng áp suất được truyền trong ống xả để tạo thành sóng áp suất. Năng lượng của sóng áp suất dương và sóng áp suất âm có thể được sử dụng để cải thiện hiệu suất nạp và xả. Năng lượng của sóng áp suất dương và sóng áp suất âm là như nhau, nhưng hướng ngược nhau.
Sóng áp suất
Khi khí thải đi qua các không gian mặt cắt khác nhau sẽ tạo ra sự chênh lệch áp suất, tạo thành sóng áp suất. Sóng áp suất cực đại thường xảy ra ở cuối ống xả và sóng áp suất được truyền qua lại giữa cổng xả và van xả. Càng có nhiều phản xạ thì càng có ít năng lượng cho đến khi một sóng áp suất mới được tạo ra. Để tận dụng được sóng áp suất thì thời điểm mở van xả là rất quan trọng. Nếu áp suất âm được tạo ra khi van xả mở, hiệu suất xả có thể được cải thiện. Để thay đổi thời gian đến của sóng áp suất âm, phải xét đến chiều dài ống xả vì tốc độ dẫn truyền của sóng áp suất không đổi.
Hiện tượng hút
Khí thải đi vào ống góp tạo ra hiệu ứng hút lên các ống không xả khác do quán tính dòng chảy. Khí thải từ các ống liền kề được hút ra ngoài. Hiện tượng này có thể được sử dụng để cải thiện hiệu suất xả. Khi một xi lanh cạn kiệt, xi lanh tiếp theo bắt đầu cạn kiệt. Các ống xả được kết hợp dựa trên xi lanh đánh lửa tương đối làm tiêu chuẩn phân nhóm, còn một nhóm ống xả khác được kết hợp tạo thành loại 4 trong 2 trong 1, sử dụng hiện tượng hút để giúp xả khí.
Bộ giảm thanh
Nếu khí thải ở nhiệt độ cao và áp suất cao do động cơ thải ra được thải trực tiếp vào khí quyển, khí sẽ giãn nở nhanh và tạo ra nhiều tiếng ồn. Vì vậy cần có thiết bị làm mát và giảm âm. Bên trong bộ giảm thanh có nhiều lỗ giảm thanh và buồng cộng hưởng, thành trong có bông hút âm bằng sợi thủy tinh để hấp thụ độ rung và tiếng ồn. Loại phổ biến nhất là bộ giảm thanh kiểu mở rộng, bên trong phải có buồng dài và ngắn. Vì cần có buồng giãn nở thùng ngắn để loại bỏ âm thanh tần số cao, còn buồng giãn nở thùng dài dùng để loại bỏ âm thanh tần số thấp. Nếu chỉ sử dụng buồng mở rộng có cùng chiều dài thì chỉ có thể loại bỏ một tần số âm thanh duy nhất. Mặc dù decibel đã giảm nhưng nó không thể tạo ra âm thanh mà tai người có thể chấp nhận được. Suy cho cùng, việc thiết kế bộ giảm thanh phải xem xét liệu âm thanh xả của động cơ có được người tiêu dùng chấp nhận hay không.
Thông qua thiết kế và cấu hình hợp lý của các bộ phận này, hệ thống xả không chỉ có thể cải thiện hiệu suất của động cơ mà còn giảm ô nhiễm tiếng ồn, giúp xe vận hành êm ái và hiệu quả hơn.
