Układy wydechowe

Układ wydechowy to bardzo ważny składnik osprzętu silnika, ponieważ zapewnia optymalne opróżnianie cylindrów ze spalin umożliwiając pracę jednostki napędowej.

Układ ten pełni również inne funkcje: tłumi hałas, transportuje spaliny poza karoserię i przyczynia się do zmniejszenia emisji szkodliwych gazów do atmosfery. 

Układy wydechowe samochodów osobowych są zaliczane do grupy zespołów, które zużywają się eksploatacyjnie i zwykle nie są objęte gwarancją producenta. Powodem tego jest trudne do przewidzenia zużycie, w tym uszkodzenia mechaniczne.

Układ wydechowy zbudowany jest z rur kolektorowych, rur łączących, tłumików drgań, katalizatora, tłumików i wreszcie z uszczelek, obejm, opasek i wieszaków. W popularnych samochodach układy wydechowe pracują bezawaryjnie przez okres około 3-4 lat eksploatacji.

Istota działania

Ponieważ wylot gorących gazów spalinowych z głowicy silnika odbywa się pod ciśnieniem kilkunastu atmosfer, a przekrój kanałów ograniczają wymiary geometryczne głowicy, ich wypływ

odbywa się ze znaczną prędkością wywołującą dokuczliwy hałas. Aby ograniczyć hałas i wyeliminować możliwość powstania pożaru, na drodze spalin umieszcza się kolektory wydechowe i tłumiki. Na początku były to proste konstrukcje wykonane z rur, z czasem inżynierowie opracowali teorię tego zespołu i aktualnie są to produkty ściśle dopasowane do pojemności skokowej silnika i ilości gazów emitowanych przez jednostkę napędową.

Destrukcja spalin i temperatury

Materiały, z których wytwarza się układy wydechowe pracują w ekstremalnie trudnych warunkach. Podczas jazdy metalowe części nagrzewają się, w czasie postoju stygną i wtedy na zimnych ściankach gromadzi się para wodna zawarta w powietrzu. Gazowe składniki spalin reagują z wodą, tworząc kwasy przyczyniające się do przyspieszenia korozji metali od wewnątrz tłumika. Woda chlapiąca na układ wydechowy od spodu pojazdu zawierająca często rozpuszczone sole przyczynia się do rdzewienia od zewnątrz. Uderzenia kamieni oraz ocieranie się o twarde podłoże skracają żywotność tłumika. Również drgania rur prowadzących spaliny i

tłumików spowodowane brakiem lub zniszczeniem gumowych zawieszeń negatywnie wpływają na trwałość układu wydechowego. Dodatkowo, przednie odcinki rury prowadzącej spaliny narażone są na naprężenia termiczne w sytuacji, gdy podczas deszczu nagrzana blacha spryskiwana jest zimną wodą z kałuż.

Najmniejszemu zużyciu korozyjnemu podlega rura przednia, gdyż przepływające przez nią spaliny mają wysoką temperaturę dochodzącą do 800 stopni C. Spaliny schładzają się w katalizatorze oraz przepływając przez tłumiki i rury prowadzące, a przy wylocie z układu osiągają temperaturę 200 - 300 stopni. Sprawia to, że najwięcej kondensatu z pary wodnej zbiera się w tylnym tłumiku. Możemy zaobserwować jak w chłodne dni przez kilka minut po rozruchu silnika z wylotu układu wydechowego kapie ciecz porywana strumieniem przepływających gazów. Ten kondensat niszczy od wewnątrz blachę, z której wykonano tłumik nawet wtedy, gdy samochód stoi w garażu.

W samochodach z silnikiem umieszczonym z przodu układ wydechowy połączony jest na stałe tylko z kolektorem wydechowym. Pod podłogą pojazdu wisi on swobodnie na gumowych wieszakach. Jest to niezwykle ważne, gdyż układ cały czas pracuje. Rozszerza się termicznie i wibruje.

Zastosowanie do budowy układów wydechowych stali stopowych i materiałów pokrytych powłokami antykorozyjnymi, spowodowało, że stosunkowo rzadko zachodzi potrzeba wykonania napraw spawalniczych elementów układu wydechowego. Jeżeli dojdzie do pęknięcia lub przepalenia rury lub tłumika, lepiej jest wymienić uszkodzoną część na nową niż spawać blachę

osłabioną przez rdzę. Części oryginalne są z reguły drogie. W razie konieczności wymiany części układu wydechowego warto skorzystać z pomocy warsztatów specjalistycznych. Mają one doskonałe rozeznanie w przedmiocie i oferują części w różnych cenach w zależności od życzenia klienta. Są dostępne drogie elementy sprowadzane z zagranicy, a także około trzykrotnie tańsze wyroby krajowe, które bardzo dobrze spełniają stawiane przed nimi zadania.

Katalizator

Katalizator jest montowany w układach wydechowych silników samochodowych od ponad 20 lat. Obecnie producenci europejscy stosują go we wszystkich silnikach. Literatura podaje, że trwałość katalizatora wynosi od 80 do 120 tysięcy km. W prawidłowo eksploatowanych samochodach, katalizator zachowuje sprawność jeszcze przy przebiegu 180 tysięcy km. Jednak ważna jest tu jakość paliw, prawidłowa regulacja silnika oraz brak uszkodzeń mechanicznych.

Kupując samochód z katalizatorem zobowiązujemy się dbać o środowisko naturalne. Jednak, często rzeczywistość przeczy tej zasadzie. Wiele osób eksploatujących starsze wiekiem samochody jeździ z usuniętym bądź uszkodzonym katalizatorem. Te pojazdy zanieczyszczają środowisko. Jako przyczynę wskazują wysoką cenę nowych części 2500 - 8000 złotych. Specjalistyczne warsztaty oferują produkowane w Polsce zamienniki oryginalnych katalizatorów, które nie są tak drogie, a spełniają swoje funkcje.

Wydech Diesla

W ostatniej dekadzie silniki wysokoprężne emitują mniej związków szkodliwych dzięki wprowadzeniu innowacyjnej techniki wtrysku paliwa. Uzyskanie znacznego zmniejszenia zawartości substancji szkodliwych w spalinach stało się możliwe dzięki podwyższeniu ciśnienia wtrysku, recyrkulacji spalin, turbodoładowaniu oraz sprawniejszym katalizatorom. Jednak wkrótce konstruktorów czeka nowe wyzwanie, którym jest norma Euro IV zmniejszająca dla Diesli emisję cząstek stałych oraz tlenków azotu i węglowodorów o połowę, w stosunku do obecnie obowiązującej normy Euro III.

Wprowadzenie systemów oczyszczania spalin stanie się koniecznością, ponieważ katalizator nie może obniżyć emisji związków szkodliwych do poziomu, jaki zacznie obowiązywać w roku 2005. W samochodach osobowych trzeba będzie montować filtr cząsteczek stałych i dodatkowy katalizator neutralizujący tlenki azotu. Takim rozbudowanym układem oczyszczania spalin będzie sterował elektroniczny układ regulacyjny.

Układy sportowe

Obecnie bardzo modne jest modyfikowanie układów wydechowych. Są firmy specjalizujące się w projektowaniu i montażu sportowych układów wydechowych do aut "cywilnych". Dobrze, jeśli używają produktów renomowanych wytwórców, które są sprawdzone na hamowniach podwoziowych i w komorach pomiaru dźwięku. Taki osprzęt silnika jest drogi i wcale nie musi być głośny. Przy wykonywaniu przeróbek należy unikać tłumików uniwersalnych, o głębokim basie, na których jazda na dłuższych dystansach nie jest możliwa. Osobną kwestią jest sprawa podniesienia lub utraty mocy. Kiedy nie ma pewności co do efektu montażu układu "sportowego" lepiej pozostać przy zastawie montowanym w fabryce.