A kipufogógáz hőmérsékletének kritikus szerepe a modern járművekben

A modern járművekben a kipufogógáz hőmérséklete kulcsfontosságú paraméter, amely számos rendszer működését befolyásolja, a motorteljesítménytől kezdve a környezetvédelmi előírások betartásáig. Az égésgázok, amikor kikerülnek a motorból, akár 900°C hőmérsékletet is elérhetnek.

A kipufogógáz-hőmérséklet érzékelők (EGTS)

Az egyre szigorúbb kibocsátási jogszabályoknak köszönhetően a kipufogógáz-hőmérséklet-érzékelők, avagy jeladók egyre népszerűbbek a modern járművekben. Az NRF a kipufogógáz hőmérséklet érzékelők (EGTS) szállítója, kiváló minőségű termékeket kínál. Minden EGTS-ünket alaposan leteszteltük a spanyolországi NRF szenzorlaboratóriumban.

A kipufogógáz hőmérséklet érzékelője méri a kipufogógáz hőmérsékletét. Ezt az információt visszaküldik a motorvezérlő egységhez (ECU), ami feldolgozza az adatokat. A benzinmotoroknál fő szerepe az, hogy megvédje a kulcsfontosságú alkatrészeket a szokásosnál magasabb hőmérsékletektől. A dízelmotorokban a kipufogógáz hőmérséklet-érzékelőit használják a dízel részecskeszűrő (DPF) hőmérsékletének figyelemmel kísérésére, hogy a regeneráláshoz megfelelő hőmérsékletet állapítsanak meg, ezzel csökkentve a káros kibocsátást.

Kétféle kipufogógáz-hőmérséklet-érzékelő létezik: pozitív hőmérsékleti együttható (PTC) és negatív hőmérsékleti együttható (NTC). A különbség az, hogy miként mérik a hőmérsékletet. Szinte minden NRF kipufogógáz hőmérséklet-érzékelő Easy Fit csomagban érkezik. A termék csomagolásában magas hőmérsékletű zsírt talál. Ezzel a speciális zsírral a szerelés során elkerülhető a súrlódás, és garantált a megfelelő összeszerelés. A zsír -51 és 1400 °C közötti üzemi hőmérsékleten használható.

A kipufogógáz-hőmérséklet-érzékelő meghibásodása

A kipufogógáz-hőmérséklet-érzékelő meghibásodásának egyik leggyakoribb oka a túlzottan magas hőmérséklet, de az erős rezgések is meglazíthatják a belső csatlakozásokat. A meghibásodás jelei lehetnek a sikertelen kibocsátási teszt, az EGR-rendszer meghibásodása, valamint különböző hibakódok (pl. P0544, P0546, P2033, P247A, P0549, P2031). Az érzékelő teszteléséhez használjunk mérőeszközt, és hasonlítsuk össze a leolvasott értékeket a diagnosztikai eszköz használatakor kapott adatokkal. A kipufogógáz hőmérséklet érzékelő nem rendelkezik pontosan definiálható élettartammal, javítása pedig az esetek többségében cserét jelent. Fontos, hogy a cserét mindig szakember végezze, a szakszerűtlen beszerelés következménye lehet ugyanis, hogy elszakadhat a szenzor vezeték. Ez köti össze az érzékelőt az elektronikus modullal. Ha bekövetkezik a szakadás, azt a „check engine” lámpa felvillanásából érzékelhetjük. Olyankor is felvillanhat a check engine lámpa, ha megsérülnek a belső érintkezők. A hiba hátterében szinte mindig az intenzív motorrezgés áll. A kipufogógáz hőmérséklet érzékelő meghibásodásának másik tipikus jele még az üzemanyag-fogyasztás fokozatos növekedése.

OBD hibakódok Mercedes Arocs kipufogó szenzor esetén

A katalizátor és a kipufogógáz hőmérsékletének kapcsolata

Az autóiparban a katalizátor nem egy szer, hanem egy alkatrész, amelynek szerepe a motor által kibocsátott gázok (kipufogógázok) károsanyag-tartalmának csökkentése. Az Európai Unió tagországaiban kötelező minden új gépjárművet katalizátorral felszerelni. A katalizátor rozsdamentes acéltokból, hőszigetelő rétegből és egy nemesfémekkel bevont kerámiaszűrőből áll.

A károsanyag-tartalom csökkenését úgy érik el, hogy a működés során kialakuló magas hőmérsékletnek köszönhetően a katalizátorban található nemesfémek a káros anyagok egy részét oxidálják, vagy ártalmatlan anyagokká alakítják. A folyamathoz minimum 400 Celsius fokra van szükség. A katalizátor benzines járművek és dízel autók esetén is fontos szereppel bír. A sikeres műszaki vizsga egyik feltétele a kipufogógáz megfelelő határértéken belüli mértéke. A katalizátor hiánya az autónk teljesítményét is jócskán visszavetné.

A gépjárművekbe épített katalizátornak hármas hatása van, mellyel három gázkomponensre hat. Míg a szénhidrogéneket és szénmonoxidot vízzé és széndioxiddá oxidálja, a nitrogénoxidokat nitrogénné és oxigénné redukálja. A katalizátor megfelelő működése magas hőmérsékletet kíván, így célszerű a motorhoz lehető legközelebb beépíteni.

Katalizátor hibák és hőmérséklet

A katalizátorokkal alapvetően nem szokott probléma lenni, lévén nincs bennük mozgó alkatrész. Ha probléma van a motorral, és forróbb a kiáramló gáz hőmérséklete, 1000 fok környékén a katalizátor gyorsabb öregedésére lehet számítani, 1400 fok vagy afölött pedig egész egyszerűen megolvad a katalizátor magja. Probléma leginkább akkor szokott lenni, ha a lambda-szonda nem mér megfelelően, vagy ha el nem égetett üzemanyag, egyéb szennyeződés kerül a katalizátorba, ami eltömíti azt. Ilyenkor a teljesítménye az autónak jelentősen visszaesik, mert nem tudja megfelelően elvezetni a kipufogógázt.

A motor állapotának függvényében, 150-200000 km-t követően jelentkezik az eltömődés általi teljesítmény-vesztés. Gyengébb lesz az autó, megnövekszik a fogyasztása. A másik hiba a kerámiatest eltörése. Ezt ütődés, illetve hirtelen felcsapódó nagymennyiségű víz eredménye lehet. Az eltört kerámia csúnya zörgő hangot ad, az állandó ütődés következtében egyre kisebb lesz, apró darabokra törik, a szilánkokat tovább repíti a gázáram, a hátsó dobban pedig csapdába kerül, ezáltal ott is zörgő hangot idézve elő.

Üzemi hőmérséklet és kipufogógáz-összetétel

A katalizátor meghibásodásának okai közé tartozik a rossz motorbeállítás, üzemanyag jutása a kipufogórendszerbe, olaj vagy fagyálló kerülése a kipufogórendszerbe, elhasználódott gyújtógyertyák vagy gyertyavezetékek, nem megfelelően működő lambdaszonda, valamint az autó üzemeltetése a motorkontroll-lámpa világítása mellett.

A dízel részecskeszűrő (DPF) és a hőkezelés

A dízel részecskeszűrő a környezetre káros részecskéket, ill. a kormot szűri a dízelmotorokból kiáramló gázokból. Lényegében egy olyan szerkezetről van szó, ami a gázolaj tökéletlen égéséből eredő korommaradványt gyűjti össze, és égeti el. Ez passzív részecskeszűrés esetén automatikusan történik autópályákon, gyorsforgalmi utakon, ahol a kipufogó hőmérséklete megfelelően magas.

Mivel sok autót nem így használnak, a gyártók beépítenek egy motorvezérlő számítógépet (engine management computer), mely elvégzi ezt a folyamatot. Ez az aktív részecskeszűrő. Amikor a szűrőben lévő korom mennyisége elér egy bizonyos szintet (kb. 45%-ot), a motorvezérlő chip (engine control unit, ECU) növeli a kipufogó gázok hőmérsékletét, hogy a felesleget elégesse. A DPF szűrő regenerálása gyakorlatilag a lerakódott korom elégetését takarja. A szűrő megtisztulásához tehát extrém magas hőmérsékletre van szükség. Az ehhez szükséges hőbevitelért a fojtószelep és az utóbefecskendezés a felelősek.

DPF hibák és tünetek

Ha a kontroll-lámpa világít, egyértelmű a DPF szűrő hibajelenség, de ennek hiányában meg kell tanulnunk olvasni az árulkodó jelekből. Ha az adott utazás túl rövid, a korom elégése nem tökéletes, a műszerfalon egy jelző is kigyulladhat, mely a szűrő részleges eltömődésére utalhat. Gyanakvásra adhat okot, ha azt tapasztaljuk, hogy az autó egyre sűrűbben regenerál (nem tud jól kiégni a korom). Ha a szűrő eltömődik, a kipufogógáz nem tud megfelelően távozni, és a motor "fulladását" tudja okozni. Sok esetben az autó központi elektronikája ezekben az esetekben csökkenti a motor teljesítményét, esetleg szerviz-, illetve vészüzemmódba kapcsol.

Ha a szűrés egy elégtelen vezetési ciklusból következően sikertelen, a hengerekbe fecskendezett további üzemanyag nem ég el, és az olajteknőben gyűlik össze. Ennek eredményeként az olajminőség romlik, és az olajszint nő. A legtöbb DPF-es motorban van olajminőség-, ill. viszkozitásmérő. Fontos, hogy az olajszint ne nőjön a mérőpálca maximuma fölé, mivel a dízelmotorok a saját olajukat is fogyaszthatják túlzott olajszint esetén, ezzel akár a motorban is károkat okozva.

Hibajelenségek kipufogógáz hőmérséklet mérőknél

A DPF jelzőfény ignorálása esetén, relatíve lassú, stop/start mintájú vezetés mellett a korom tovább töltődik kb. 75%-os szintig, ekkor a műszerfal egyéb jelzőfényei is kigyulladhatnak. Ezen a ponton a gyors haladás önmagában nem lesz elegendő, és az autó mesterséges beavatkozásra szorul, tehát szerelőhöz kell vinni. Beavatkozásra akkor van szükség, ha az aktív szűrés feltételei nem teljesülnek, vagy ha a korom mennyisége olyan szintet ért el, ahol a normál szűrés már nem mehet végbe. Ez kb. 70%-os koromtöltöttségnél következik be. Ekkor a jármű alacsonyabb teljesítményre kapcsol a további károk elkerülése érdekében. Ekkor diagnosztikai eszköz segítségével mehet végbe a szűrés.

Az EGR rendszer és az égési hőmérséklet szabályozása

Az EGR szelep biztosítja az összeköttetést a kipufogócső és a szívórész között, és szabályozza a visszavezetett kipufogógáz mennyiségét. Amikor a kipufogógáz egyes összetevőit visszavezetjük a friss, beszívott levegőhöz, az égési hőmérséklet csökken az égéstérben (benzinmotoroknál ≈650 C°-ra, dízelmotoroknál ≈450 C°-ra). Az alacsonyabb égési hőmérséklet megakadályozza a nitrogénoxidok kialakulását.

EGR rendszer használatával benzinmotoroknál csökken a tüzelőanyag fogyasztás is, dízelmotoroknál pedig mérséklődik a zajszint. Az EGR szelep meghibásodásának okai közé tartozhat a mechanikai hiba, ilyenkor a szelep elkokszolódása (kipufogógázból származó olajköd és korom lerakódás) miatt nem tud lezárni az EGR szelep, csökken a visszavezetett kipufogógáz mennyisége, ezáltal olyan motorüzem-állapotoknál is kipufogógáz kerül a motorba, amikor nem szabadna, pl. a hidegindítás vagy az üresjárat során. A vákuumcsövek, és a nyomás-átalakítók meghibásodása is kihat az EGR szelepre, ezért nagyon fontos, hogy ez az alkatrész is megfelelően és tisztán tudjon működni.

A turbófeltöltő és a hőmenedzsment

A szerkezet célja az, hogy a belső égésű motor teljesítményét azonos hengerűrtartalom mellett növeljük, vagy hatásfokát a kipufogó gázok energiájának további felhasználásával növeljük. A teljesítménynövelés egyik legegyszerűbb módja ez, mindemellett alkalmazásával változik a motorkarakterisztika, csökken(het) a motor élettartama (szakszerűtlen használat mellett, vagy erre kevésbé alkalmas motortípus mellett), a fogyasztás pedig gázállás arányában nő (több üzemanyag képes elégni a többletlevegő által), ha kihasználjuk a keletkezett teljesítménynövelési lehetőséget.

Használata során a motorból érkező kipufogógáz a turbinán keresztülhaladva igen magas (100000-270000 1/min) fordulatszámot eredményez a munkatengelyen, ami meghajtja a kompresszort. A kompresszoron keresztül történik a belső égésű motor levegőszállítása, ami immáron sokkal nagyobb mennyiségben és nyomáson áll rendelkezésre. A feltöltőben történő nyomásnövelés során a fizikai gáztörvényeknek megfelelően az azon áthaladt levegő hőfoka jelentős mértékben emelkedik (ami rontja a feltöltés hatásfokát), így mielőtt az még belépne az égéstérbe, sok esetben hőcserélő (intercooler) segítségével visszahűtik azt, így egységnyi térfogatban több oxigént tudnak bejuttatni az égéstérbe.

Ezzel a fogyasztáscsökkentési céllal alkalmazott turbófeltöltő az eredeti motor hengertérfogatának csökkentését is lehetővé teszi (angolul downsizing). A motorgyártási trend azt mutatja, hogy a hengerek számát a fogyasztás csökkentése érdekében csökkentik, de ezzel a változatlan tömegű kocsi gyorsulása csökkenne, ezért (és a hatásfok javítása érdekében) turbófeltöltővel látják el.

A turbómotorok kezelése

A hosszú élettartam érdekében a turbóval szerelt motorok kezelése bizonyos gondosságot igényel. Az ilyen személygépkocsiknál nagysebességű haladás után megállva nem szabad rögtön leállítani a motort, általában 30-60 másodperc alapjárat szükséges, hogy a turbó forgórésze visszahűlhessen, ellenkező esetben az élettartam megrövidül, sőt a turbó besülése vagy törése is előfordulhat. A modern jármű-dízelmotorok esetében a turbófeltöltés alkalmazása manapság alapkövetelménynek számít. Ezeket az erőforrásokat az öngyulladásos működési elvükből következően eleve masszívabb motorblokkal építik, így a turbó biztosította nagyobb töltőnyomást károsodás nélkül elviselik.

A kipufogórendszer feladatai és a hőmérséklet

A kipufogórendszer magas műszaki színvonalú termék, melynek szigorú törvényi előírásoknak kell megfelelni. Fő részei: kipufogócsonk, leömlőcső, kipufogódobok, kipufogócsövek, rezgéscsillapítók (flexibilis tagok), katalizátor, bilincsek, gumifelfüggesztők. Korszerűbb dízelautók kipufogórendszere részecskeszűrővel is el van látva.

Fontos szerepet játszik a zaj- és környezetvédelemben, illetve a motor teljesítményében. A tökéletes kipufogórendszer 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, a szelepek, a kipufogódobok, a katalizátorok és a lambdaszondák élettartamát is.

A kipufogórendszer 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. Az égésgázok, amikor kikerülnek a motorból, akár 900°C hőmérsékletet is elérhetnek. A kipufogórendszer egyik feladata, hogy ezt a hőmérsékletet csökkentse. Továbbá csökkenti a belső és a külső zajártalmat, melyet a motorban történő robbanások idéznek elő. 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. A kipufogó elhasználódását a magas hőfok, a nagy hőkülönbségek és a kipufogó dobok illetve csövek belsejében lévő maró hatású üzemanyag származék okozza elsősorban. A benzin, etanol és gázüzemű gépjárműveknél az állandó savas-lúgos közeg, úgynevezett kondenzvíz a leginkább felelős a kipufogó korrodálásáért.

Ha időnként hosszabb utat tesz meg autójával, elősegíti azt, hogy a kipufogórendszerben felgyülemlett kondenzvíz elpárologjon, a katalizátor, és a részecskeszűrő kiégjen.

A motorbeindítás és a bemelegítés fontossága

A motor pontosan úgy viselkedik, mint a mi izomzatunk, illetve ízületeink. Egyszerűen igényli a szakszerű bemelegítést. Ha a hajtómű, illetve a benne keringő kenőanyag nem tud megfelelő szinten átmelegedni, akkor a motortérben és a kipufogórendszerben kicsapódó kondenzvíz nem képes elpárologni.

Benzinmotor esetében kerüljük az álló helyzetben történő járatást, még a legnagyobb zimankóban is. Néhány másodperces várakozás után induljunk el, és tanácsos az ilyenkor optimális, kétezres, kétezerötszázas fordulaton tartani a motort. Dízel hajtóműnél viszont nem árt, ha egy-két percet állva várakozunk, miközben már beindítottuk a motort.

Kipufogógáz-elemzés és hőmérsékleti összefüggések

Az Otto-motor diagnosztikában a kipufogógáz-elemző alapműszernek számít. Egy hibátlan műszaki állapotú motor üzemmeleg állapotban már nagyon jó emissziós értékeket tud produkálni. A CO értéke 0,00 és 0,20 tf% között tartható, a HC 100-120 ppm alatt. Egy apró hiba esetén ezek az értékek nagyon durva mértékben, nagyságrendekkel romolhatnak.

A kipufogógáz összetétele

A motorban lezajló folyamatok soha nem ideálisak, ezért a hengerben mellékreakciók is lejátszódnak. Ennek eredményeképpen az Otto-motor kipufogógáz-összetétele a katalizátor előtti térben a következő arányok szerint alakul (az adatok állandósult üzemre vonatkozó közelítő értékek):

CO (szén-monoxid)

Szagtalan, íztelen, nem látható gáz, kis mennyiségben belélegezve felszívódik, nagyobb mennyiségben akár halált okozó méreg. Üzemmeleg motornál katalizátor előtt mérve alapjáraton értéke 0,5-1,5 % körüli, 30 éves konstrukciókon 2-3% környéki. Katalizátor után mérve jól működő rendszernél 0,00-0,30 tf% értékű. Ha ez az érték nagyon durván eltér az ideálistól (pl. 6-8%), akkor elsősorban nem a katalizátor hibájára kell gondolnunk, hanem a befecskendező rendszer működési rendellenességére. Ha 1-1,5 %-os értéket mérünk, már felmerülhet a gyanú a katalizátorral kapcsolatban. Ilyenkor célszerű a katalizátor előtt mért értéket összehasonlítani a kat. után mért CO tartalommal.

NOx (nitrogén-oxid)

Robbanáskor, 1000°C fok feletti hőmérsékleten keletkezik. Szénhidrogénnel vegyülve a fotokémiai szmog kialakulásáért felelős. Csökkentésére különféle műszaki megoldások kerültek alkalmazásra, pl. a kipufogógáz egy részének bizonyos üzemi körülmények közötti égéstérbe visszavezetésére az EGR szelepen keresztül. Szerviz körülmények között általában nem mérjük.

A hűtőfolyadék melegítése kipufogógázzal

A Toyota mérnökei által tervezett rendszer a kipufogógáz hőjét hasznosítja a hűtőfolyadék melegítésére. A rendszer fő eleme a kipufogógáz-hőcserélő, mely a katalizátor és a középső kipufogódob között helyezkedik el a kipufogórendszerben. A bemelegedési fázisban a kipufogógázban lévő hőmennyiség egy részét átadja a hűtőfolyadéknak, mely így hamarabb felmelegszik, és segít a motornak hamarabb elérni az üzemi hőmérsékletet. A rendszer nem tartalmaz elektromos működtetésű elemeket, csak mechanikai jellegű hiba akadályozhatja a rendszer megfelelő működését.

tags: #kipufogo #homerseklet #800 #fok #információ

• Hátsó ablaknyitó motor javítása E39 Touring
• Hátsó ablaknyitó motor javítása E39 Touring
• az atomok kémiai minősége és stabilitása
• Hogyan tartsunk rendet a műhelyben?
• A motoros napellenzők előnyei