Ống xả được kết nối với khối xi lanh động cơ, thu thập khí thải từ mỗi xi lanh và dẫn chúng vào ống xả bằng các đường ống phân kỳ.
Ống xả được kết nối với khối xi lanh động cơ, thu thập khí thải từ mỗi xi lanh và dẫn chúng vào ống xả, bằng các đường ống phân kỳ. Các yêu cầu chính đối với nó là giảm thiểu sức cản khí thải và tránh sự can thiệp lẫn nhau giữa các xi lanh. Khi khí thải quá tập trung, sẽ có sự can thiệp lẫn nhau giữa các xi lanh, nghĩa là khi một xi lanh xả ra, nó vô tình tiếp xúc với khí thải chưa được làm sạch từ các xi lanh khác. Điều này sẽ làm tăng sức cản của khí thải, do đó làm giảm công suất đầu ra của động cơ. Giải pháp là tách khí thải của mỗi xi lanh càng nhiều càng tốt, với một nhánh cho mỗi xi lanh hoặc một nhánh cho hai xi lanh và làm cho mỗi nhánh càng dài và độc lập càng tốt để giảm ảnh hưởng lẫn nhau của các loại khí trong các đường ống khác nhau.
Giới thiệu tóm tắt
Ống xả là một đường ống phân kỳ được kết nối với khối xi lanh động cơ, tập trung khí thải từ mỗi xi lanh và dẫn chúng vào ống xả. Yêu cầu chính đối với nó là giảm thiểu sức cản khí thải và tránh sự can thiệp lẫn nhau giữa các xi lanh. Khi khí thải quá tập trung, sẽ có sự can thiệp lẫn nhau giữa các xi lanh, nghĩa là khi một xi lanh xả ra, nó vô tình tiếp xúc với khí thải chưa được làm sạch từ các xi lanh khác. Điều này sẽ làm tăng sức cản của khí thải, do đó làm giảm công suất đầu ra của động cơ. Giải pháp là tách khí thải của từng xi lanh càng nhiều càng tốt, với một nhánh cho mỗi xi lanh hoặc một nhánh cho hai xi lanh và làm cho mỗi nhánh càng dài và có hình dạng càng tốt để giảm ảnh hưởng lẫn nhau của khí trong các ống khác nhau. Để giảm sức cản khí thải, một số xe đua sử dụng ống thép không gỉ để chế tạo ống xả.
Ống xả phải tính đến hiệu suất công suất động cơ, mức tiết kiệm nhiên liệu của động cơ, tiêu chuẩn khí thải, chi phí động cơ, cách bố trí cabin phía trước của xe phù hợp và trường nhiệt độ.
Các ống xả thông dụng được chia thành hai loại dựa trên vật liệu và công nghệ xử lý: ống xả bằng gang và ống xả bằng thép không gỉ
Đặc điểm và yêu cầu của vật liệu ống xả
Động cơ ô tô đời đầu có công suất trên một đơn vị trọng lượng thấp, hiệu suất đốt nhiên liệu thấp và nhiệt độ khí thải không quá 500 độ. Với sự cải thiện hiệu suất động cơ ô tô, nhiệt độ khí thải đã tăng lên 600-650 độ. Trong những năm gần đây, các nước phát triển đã liên tục cải thiện tiêu chuẩn khí thải ô tô của họ và việc áp dụng công nghệ xúc tác và công nghệ tăng áp bánh vít đã làm tăng đáng kể nhiệt độ làm việc của ống xả, đạt hơn 750 độ. Khi hiệu suất động cơ tiếp tục được cải thiện, nhiệt độ làm việc của ống xả cũng sẽ tăng lên. Đồng thời, với sự tiến bộ của công nghệ động cơ, cấu trúc của ống xả trở nên phức tạp hơn. Ngoài ra, làm việc trong điều kiện nhiệt độ xen kẽ tuần hoàn đòi hỏi vật liệu ống xả không chỉ có hiệu suất nhiệt độ cao tốt mà còn có hiệu suất đúc tốt. Do đó, vật liệu ống xả phải có các đặc điểm sau.
Hiệu suất chống oxy hóa ở nhiệt độ cao tốt
Ống xả hoạt động ở trạng thái luân phiên nhiệt độ cao trong thời gian dài, hiệu suất chống oxy hóa của vật liệu ở nhiệt độ cao ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của ống xả. Gang thông thường rõ ràng không thể đáp ứng được yêu cầu, cần phải thêm các thành phần hợp kim vào vật liệu để cải thiện khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao.
Cấu trúc vi mô ổn định
Trong phạm vi nhiệt độ phòng đến nhiệt độ vận hành, vật liệu phải giảm thiểu hoặc tránh chuyển pha càng nhiều càng tốt. Vì chuyển pha có thể gây ra những thay đổi về thể tích, dẫn đến ứng suất hoặc biến dạng bên trong, ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của sản phẩm. Do đó, vật liệu nền tốt nhất là có cấu trúc ferit hoặc austenit ổn định. Chế độ hỏng hóc của các bộ phận gang làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao chủ yếu biểu hiện là ăn mòn trong điều kiện nhiệt độ cao. Sau quá trình oxy hóa các pha thành phần trong cấu trúc (như cacbon than chì), thể tích của oxit lớn hơn thể tích ban đầu, gây ra sự giãn nở không thể đảo ngược của vật đúc.
So với ba dạng than chì là vảy, giun và bi, gang với than chì hình cầu có khả năng chịu nhiệt độ cao tốt nhất. Lý do là trong quá trình đông đặc của gang, than chì vảy phát triển như pha dẫn đầu. Khi kết thúc quá trình đông đặc eutectic, than chì trong mỗi cụm eutectic tạo thành trạng thái ba chiều phân nhánh liên tục. Ở nhiệt độ cao, khi oxy xâm nhập vào bên trong kim loại, than chì tạo thành một kênh siêu nhỏ sau khi oxy hóa, đẩy nhanh quá trình oxy hóa. Khi than chì hình cầu hình thành hạt, nó phát triển đến một kích thước nhất định và được bao quanh bởi ma trận như một quả bóng cô lập. Sau khi quả bóng than chì bị oxy hóa, không có kênh nào được hình thành, điều này làm suy yếu quá trình oxy hóa tiếp theo. Do đó, khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao của gang dẻo tốt hơn các dạng than chì khác và ảnh hưởng của các lỗ rỗng bị oxy hóa đến độ bền nhiệt độ cao của gang nhỏ hơn so với các dạng than chì khác. Than chì dạng rão nằm giữa hai loại này.
Hệ số giãn nở nhiệt nhỏ
Hệ số giãn nở nhiệt nhỏ có lợi cho việc giảm ứng suất nhiệt và biến dạng của ống xả, đồng thời cải thiện hiệu suất và tuổi thọ của sản phẩm.
Độ bền nhiệt độ cao tuyệt vời
Phải đáp ứng được các yêu cầu về độ bền cần thiết của sản phẩm khi sử dụng ở nhiệt độ cao.
Hiệu suất quy trình tốt và chi phí thấp
Có nhiều loại vật liệu kim loại chịu nhiệt và chịu nhiệt độ cao, nhưng do ống xả có hình dạng phức tạp nên vật liệu dùng để chế tạo ống xả phải có khả năng gia công tốt và chi phí phải đáp ứng được yêu cầu sản xuất hàng loạt trong ngành công nghiệp ô tô.