A motorban keletkező magas hőmérsékletű és nagy sebességű gázokat a szabadba kell vezetni.
Erre szolgál a kipufogó-rendszer.
Emellett a kipufogó-rendszernek csillapítania kell a hengerből távozó gázok hanghatásait, biztosítania a szabadba jutás turbulencia-mentességét és gyorsaságát.
A kipufogó-rendszer magas műszaki színvonalú termék, mely fontos szerepet játszik a zaj- és környezetvédelemben, illetve a motor teljesítményében. A tökéletes kipufogó-rendszer biztosítja, hogy a levegő és az üzemanyag aránya mindig helyes legyen, és a motor minimális üzemanyag-fogyasztás mellett maximális teljesítményt fejtsen ki. Ezek a tényezők meghosszabbítják a motor más fontos részeinek, így a szelepek, a kipufogódobok, a katalizátorok és a lambda-szondák élettartamát is:
- Csökkenti az elégetett üzemanyag által keletkezett gázok hangerejét, sebességét, hőmérsékletét, valamint a katalizátorral ellátott gépkocsiban a káros anyagokkal telített kipufogó gázokat átalakítja, és a szabadba vezeti. A robbanómotorban az elégett gázok a leömlőcsövön, a katalizátoron, és a kipufogódobokon keresztüljutva távoznak.
- Csökkenti a kibocsátott gázok hőmérsékletét. Az égésgázok, amikor kikerülnek a motorból, akár 900°C hőmérsékletet is elérhetnek. A kipufogórendszer egyik feladata, hogy ezt a hőmérsékletet csökkentse.
- Csökkenti a belső és a külső zajártalmat, melyet a motorban történő robbanások idéznek elő. Növeli a motor hatékonyságát. Hozzájárul az autó teljesítményének és a nyomatéknak a javításához, valamint a fogyasztás csökkentéséhez.
A kipufogórendszer a magas hőmérséklet, az állandó rezgés és a különböző gázok miatt elég hamar rozsdásodik. Emiatt nagyon fontos rendszeresen ellenőrizni, mert a kisebb-nagyobb repedéseken keresztül a mérgező gázok behatolhatnak az utastérbe, ami komoly balesetet idézhet elő.
Mi idézi elő a kipufogó elhasználódását?
- A magas hőmérséklet: a kipufogórendszer 130 km/h sebességű, és 800 °C hőmérsékletű gázok károsító hatásának van kitéve.
- Belső korrózió: az indításkor olyan kondenzvíz keletkezik, mely a kisebb utak során nem ürül ki, a kipufogódob savas vízzel telik meg, mely rongálja a belső lemezeket.
- A külső korrózió: a kipufogórendszer külső lemeze gyakran érintkezik vízzel, sárral és sóval, ami oxidációhoz vezet, ami miatt kilyukadhatnak a csövek, dobok.
- A folyamatos rázkódási terhelés miatt a rögzítések, úgymint a motortartók, kipufogórögzítő gumik megrongálódása.
Mit észlelhet, ha a kipufogó-rendszer nem megfelelően működik?
- Kipufogógáz-szivárgást, melyet lyukas kipufogó okoz.
- Ha furcsa zajt hall a gépkocsi alsó részéből, akkor valószínű, hogy a kipufogó-rendszer rosszul van rögzítve vagy valamelyik eleme kilyukadt.
- Motorteljesítmény-változás vagy üzemanyag-fogyasztás emelkedés akkor is bekövetkezhet, ha a kipufogó-rendszer belül károsodott: eltömődött, vagy a megfelelő áramlást biztosító belső kialakítás megsérült (pl.: korrodálódott vagy kiégett).
A tökéletes kipufogó-rendszer biztosítja, hogy a levegő-üzemanyag arány mindig helyes legyen és a motor minimális üzemanyag-fogyasztás mellett maximális teljesítményt fejtsen ki. Ezek a tényezők meghosszabbítják a motor más fontos részeinek életciklusát is: a szelepekét, a kipufogódobokét, katalizátorokét és Lambda-szondákét egyaránt.
A kipufogó-rendszerek kialakításakor az egyik legfontosabb tényező a kipufogógáz kiáramlási energiája, amellyel elhagyja a kipufogó-rendszert, és kijut a levegőbe.
Ezt az erőt a kipufogó-rendszer ellennyomásának nevezzük.
Ha a kipufogó-rendszerben a gyár által előírtnál nagyobb az ellennyomás (azaz tovább tart, amíg az elégett üzemanyag kijut a kipufogó-rendszerből), akkor egy bizonyos mennyiségű elégett gáz bent marad az égéstérben a szelep-összenyitási idő után is, ezért a szívóütem során összekeveredik a beáramló friss levegő-üzemanyag keverékkel. Az így létrejövő friss és égett üzemanyagból álló elegy lassabb égést eredményez a munkaütem során, ezért az ütem végén a keverék egy része még mindig ég (kevesebb üzemanyag ég el egységnyi idő alatt).
Ennek következtében csökken a motor teljesítménye, a kipufogócső pedig karakteres vörös szint kap, amelyet a kipufogási ütem alatt a hengerből a kipufogóba jutó, még mindig égő üzemanyag okoz. Ilyen extrém körülmények között a kipufogószelepek, illetve a szelepkészülékek hamar megrongálódnak (megolvadnak): elvesztik tömítőképességüket, emiatt a keverék egy része a tömítetlen szelepen keresztül a sűrítési ütem során kijut az égéstérből a kipufogó-rendszerbe, ami ezáltal még nagyobb teljesítménycsökkenést okoz.
Másrészt amikor az égő üzemanyag eléri a katalizátort, a katalizátor magja olvadni kezd. Az olvadási folyamat sebessége attól függ, hogy mekkora az ellennyomást érintő probléma: az olvadás sebessége pár perctől néhány hónapig terjedhet. A katalizátor-mag olvadásának kiváltó oka az égő gázok magas hőmérséklete, amely bizonyos esetekben 1800 C fok is lehet. Itt fontos megjegyeznünk, hogy a kerámia mag 1400 C fokon olvad, míg a fémmag olvadáspontja 1600 C fok.
Ha a kipufogó-rendszer ellennyomása az előírtnál kisebb a gyártó által tervezetnél akkor a gázok a kipufogási ütem során gyorsabban jutnak ki az égéstérből. A szelep-összenyitási idő alatt az elégett gázok könnyebben és gyorsabban áramlanak át a kipufogó-rendszeren, emiatt a szívószelepen át beáramló friss levegő-üzemanyag keverék egy része ki tud jutni a kipufogószelepen keresztül, miután kinyomta az égett üzemanyagot az égéstérből.
Könnyen látható, hogy ha a gyenge ellennyomás miatt a levegő-üzemanyag keverék egy része elvész az égéstérből, akkor csökken a motor teljesítménye, hiszen egységnyi idő alatt kevesebb üzemanyagot égetünk el, mint amikor megfelelő az ellennyomás mértéke. Emellett, ha a gázok gyorsabban áramlanak át a kipufogó-rendszeren a külvilág felé, akkor a zajszint is magasabb lesz a normál helyzethez képest (amikor a kipufogó-rendszer ellennyomása megfelelő).
Ez a hiba más problémát is okoz: a katalizátor magja olvadni kezd, mert az el nem égett levegő-üzemanyag keverék – amely a szelep-összenyitási idő alatt kiszökik az égéstérből – eléri az 500 C és 900 C fok között működő mag felszínét, ami elkezd égni (1800 C fokon), ezáltal a felszínen mikróméretű olvadt területek keletkeznek. Ha a probléma továbbra is fennáll, akkor a katalizátor egy bizonyos idő alatt teljesen tönkremegy. Az időtartama attól függ, hogy az ellennyomás milyen mértékben tér el az előírttól.
A hangcsillapítás egyik alap megoldása a hangelnyelés. Ennek során a gázt hangelnyelő anyagba vezetik, ahol a hangenergia súrlódás következtében, hővé alakul. Modernebb megoldás, ha a gázokat különböző keresztmetszeteken áramoltatják vagy különböző utak megtételére kényszerítik. Így a hanghullámok összeütköznek és kioltják egymást.
A kipufogórendszereket legfőképpen hőálló acélból készítik hegesztéssel és préseléssel. A fő darabokat a könnyebb szerelhetőség érdekében oldható csavarkötésekkel és hőálló tömítésekkel kapcsolják össze. Az üzemanyag elégésénél víz keletkezik, ami a kipufogó rendszerbe távozik. A rendszer lehűlése következtében kicsapódik és a kipufogó gáz alkotóelemeivel elegyedve savakat képez. Ezek a savak belülről károsítják a kipufogó rendszert. Ezért van, hogy a kipufogódob még kívülről épnek tűnik, de belül már erőteljes oxidációs folyamatok mentek végbe.
A katalizátor feladata az, hogy a MEGFELELŐEN BEÁLLÍTOTT robbanómotor kipufogógázának károsanyag-tartalmát csökkentse. Ezt azzal éri el, hogy a működése során fellépő magas hőmérsékleten a benne található nemesfémek a káros anyagok egy részét oxidálják, vagy ártalmatlan anyagokká alakítják. Ha a motor beállítása nem a gyári adatoknak megfelelően történik, a katalizátor hatásfoka jelentősen lecsökken és a katalizátor meg is hibásodhat.
A motor kipufogógáza az ártalmatlan nitrogénen, a vízgőzön és a széndioxidon kívül a tökéletlen égés miatt szénmonoxidot, szénhidrogént, a nitrogén oxidációs termékeit és rendkívül kis mennyiségben egyéb vegyületeket tartalmaz.
A nitrogén, a széndioxid és a vízgőz az egészségre ártalmatlan. A szénmonoxid, a szénhidrogének, a nitrogén-oxidok és az ólomvegyületek a környezetre és az emberi szervezetre egyaránt károsak, mérgezőek.
Forrás: A Láng Autóalkatrész Kft. és a Walker kiadványa