Układ wydechowy - urządzenie

Samochód wyposażony w silnik spalinowy potrzebuje systemu, przez który emitowane są spaliny. Taki układ, zwany wydechem, pojawił się jednocześnie z wynalezieniem silnika i wraz z nim był przez lata ulepszany i unowocześniany. Z czego składa się układ wydechowy samochodu i jak działa każdy z jego elementów, opowiemy w tym materiale.

Trzy filary układu wydechowego

Podczas spalania mieszanki paliwowo-powietrznej w cylindrze silnika powstają gazy spalinowe, które należy usunąć, aby cylinder został ponownie napełniony wymaganą ilością mieszanki. W tym celu inżynierowie motoryzacyjni wynaleźli układ wydechowy. Składa się z trzech głównych elementów: kolektora wydechowego, katalizatora (konwertera), tłumika. Rozważmy każdy z elementów tego systemu osobno.

Schemat układu wydechowego. W tym przypadku rezonator jest dodatkowym tłumikiem.

Kolektor wydechowy pojawił się niemal równocześnie z silnikiem spalinowym. Jest to akcesorium silnikowe składające się z kilku rurek, które łączą komorę spalania każdego cylindra silnika z katalizatorem. Kolektor wydechowy wykonany jest z metalu (żeliwo, stal nierdzewna) lub ceramiki.

Różnorodność

Ponieważ kolektor jest stale pod wpływem wysokich temperatur spalin, kolektory wykonane z żeliwa i stali nierdzewnej są bardziej „użyteczne”. Preferowany jest również kolektor ze stali nierdzewnej, ponieważ kondensat gromadzi się w urządzeniu podczas procesu chłodzenia po zatrzymaniu pojazdu. Kondensacja może powodować korozję kolektora żeliwnego, ale korozja nie występuje na kolektorze ze stali nierdzewnej. Zaletą kolektora ceramicznego jest jego niewielka waga, ale nie jest on w stanie długo wytrzymać wysokich temperatur spalin i pęknięć.

Kolektor wydechowy Hamann

Zasada działania kolektora wydechowego jest prosta. Spaliny przechodzą przez zawór wydechowy do kolektora wydechowego, a stamtąd do katalizatora. Oprócz głównej funkcji usuwania spalin, kolektor pomaga oczyścić komory spalania silnika i „zbierać” nową porcję spalin. Dzieje się tak z powodu różnicy ciśnień gazu w komorze spalania i kolektorze. Ciśnienie w kolektorze jest niższe niż w komorze spalania, dlatego w rurach kolektora tworzy się fala, która odbita od przerywacza płomienia (rezonatora) lub katalizatora wraca do komory spalania i w tym momencie w kolejnym suw wydechu pomaga wyeliminować kolejną porcję gazów.Prędkość powstawania tych fal zależy od prędkości silnika: im wyższa prędkość, tym szybciej fala będzie "przechodzić" wzdłuż kolektora.

Z kolektora wydechowego spaliny dostają się do konwertera lub katalizatora. Składa się z ceramicznych plastrów miodu, na których powierzchni znajduje się warstwa stopu platynowo-irydowego.

Schemat katalizatora

W kontakcie z tą warstwą ze spalin tworzą się tlenki azotu i tlenu w wyniku reakcji chemicznej redukcji, która jest wykorzystywana do bardziej efektywnego spalania pozostałości paliwa w spalinach. W wyniku działania odczynników katalizatora do rury wydechowej dostaje się mieszanina azotu i dwutlenku węgla.

Wreszcie trzecim głównym elementem układu wydechowego samochodu jest tłumik, który jest urządzeniem zaprojektowanym w celu zmniejszenia poziomu hałasu podczas emitowania spalin. Ten z kolei składa się z czterech elementów: rurki łączącej rezonator lub katalizator z tłumikiem, samego tłumika, rury wydechowej oraz końcówki rury wydechowej.

Tłumik

Gazy spalinowe oczyszczone ze szkodliwych zanieczyszczeń przedostają się z katalizatora przez rurę do tłumika. Korpus tłumika wykonany jest z różnych gatunków stali: zwykłej (żywotność - do 2 lat), aluminiowanej (żywotność - 3-6 lat) lub stali nierdzewnej (żywotność - 10-15 lat). Ma budowę wielokomorową, a każda komora wyposażona jest w otwór, przez który spaliny kolejno dostają się do następnej komory. Dzięki temu wielokrotnemu filtrowaniu spaliny są tłumione, fale dźwiękowe spalin są tłumione. Gazy następnie przedostają się do rury wydechowej. W zależności od mocy silnika zamontowanego w samochodzie liczba rur wydechowych może wynosić od jednej do czterech. Ostatnim elementem jest końcówka rury wydechowej.

Pojazdy z turbodoładowaniem mają mniejsze tłumiki niż pojazdy wolnossące. Faktem jest, że turbina wykorzystuje do pracy spaliny, więc tylko część z nich dostaje się do układu wydechowego; więc te modele mają małe tłumiki.