A Kipufogórendszer: Miért Fontos a Működése és Funkciója?
Autónk konyhanyelven csak kipufogóként emlegetett része jóval többet takar, mint a kipufogóvég. Valójában egy összetett, komoly mérnöki tervezést igénylő kipufogórendszer. Nem csupán a motor környezet-, és zajszennyezését befolyásolja, de annak teljesítményére is hatással van, miközben igen komoly törvényi előírásoknak kell eleget tegyen nemzetközi szinten. A kipufogó fontos feladata a belsőégésű motorok által termelt füstgázok redukálása és a zajcsökkentés.
A kipufogó összetett működésével több feladatot lát el egyszerre. Ezek együttesen biztosítják, hogy a levegő és üzemanyag arány mindig a megfelelő szinten mozog, illetve a motor alacsony üzemanyag-fogyasztás mellett a legmagasabb teljesítményt nyújtsa. A robbanómotor általi égéstermék áramlási sebességét, lengését, hőmérsékletét és hangerejét csökkenti. A gépjárművek kipufogója csövekből és kipufogó dobokból áll.
A Kipufogórendszer Főbb Alkatrészei és Működése
A modern autók kipufogórendszere több különböző alkatrészből áll, amelyek jellemzően csak akkor láthatók, ha az autót emelőre tesszük. Általánosságban elmondható, hogy a kipufogórendszer hozzávetőleg 3 méter hosszú, és számos kulcsfontosságú elemből épül fel.
1. Leömlőcsonk
A kipufogórendszer a motornál kezdődik a leömlőcsonkkal. Ennek feladata, hogy a motor hengereiből kiáramló kipufogógázt szűkítve vezeti a kipufogócsőbe.
2. Flexibilis Csőtag
A flexibilis csőtag rugalmasan áthidalja a motor és a hátsó kipufogórendszer közti mozgást, rezgést, ezzel csökkentve az alkatrészekre ható mechanikai terhelést.
3. Kipufogócsövek és Dobok (Hangtompítók)
A kipufogócső a kipufogórendszer legutolsó eleme, amit a jármű hátulján láthatunk is. Kipufogócsőből egy vagy akár három is lehet, az adott járműtől függően. A kipufogócsövek olyan kivezető nyílásokként működnek, amelyeken keresztül a kipufogógázok hatékonyan távoznak a szabadba.
A hangtompító vagy kipufogódob elsődleges célja a kipufogórendszer által keltett zaj minimalizálása. A hangtompítást többfajta módszerrel külön-külön, vagy azok egy dobban való alkalmazásával lehet megvalósítani. A hangterjedés megakadályozása a reflexió megakadályozásával és a különböző hangfrekvenciák előrehaladó, illetve a visszaverődő hullámainak átfedésével (interferencia) valósítható meg.
Ezek a kipufogódobok általában kombinált hangtompítók, amelyek a reflexiós- és az abszorpciós tompítók kombinációi. A hangtompító reflexiós része több egymáshoz illesztett kamrából épül fel, melyek lyukacsos (perforált, pikkelyezett) csövekkel kapcsolódnak össze. Ez a módszer a kisfrekvenciás tompításra alkalmas, azaz a mély hangokra.
Az abszorpciós rész hangelnyelőanyaggal (ásvány-, üvegszálas-, fém- vagy kerámiagyapottal) töltött kamrákból áll, amiben a kipufogógázt perforált csöveken keresztül vezetik, így a lyukakon keresztül a kipufogógáz nagy része a hangtompító anyagba áramlik. A kipufogó rendszerekben általában egy vagy két darab kipufogódobot alkalmaznak a kellő hanghatások elérésének érdekében. A rendszerekben az előhangtompító főként a motor teljesítményillesztését, míg a főhangtompító a tényleges hangtompítást szolgálja.
A középső kipufogó dob a kipufogórendszer első dobja, amely a benne lévő terelőlemezek segítségével lassítja a kipufogógáz sebességét, ezáltal csökkentve a hanghatásokat. A hátsó kipufogó dob („fojtó dob”) feladata a további, hangszigetelő anyagokkal elért hangtompítás, valamint akadályozza a kipufogógáz gyors, könnyed kiáramlását, ezzel szabályozza a motor által létrehozott hajtóerő hatásmegoszlását is.
Skoda Fabia olajteknő szenzor: a repedés gyakori oka
Fontos, hogy a hangtompító áramlási ellenállását alacsonyan kell tartani. Ellenkező esetben a kipufogási ütemben felfelé haladó dugattyút fékezi, ezáltal a motor veszít a teljesítményéből, és a megfelelő öblítést gátolja.
4. Hővédő Lemezek
A hővédő lemezek a kipufogó alkatrészek körül elhelyezkedő egyéb alkatrészeket védik a túlzott hőhatásoktól, mivel a rendszer rendkívül magas hőmérsékleten működik.
5. Lambda Szonda (Oxigénérzékelő)
A lambda szonda, más néven oxigénérzékelő vagy O2-érzékelő, egy olyan eszköz, mely a belső égésű motorok kipufogógáz-kibocsátásának oxigénszintjét méri. A szenzor külsőleg a gyújtógyertyára emlékeztet, és a kipufogócsonkba építve, a katalizátor előtt helyezkedik el.
Elsődleges feladata olyan feszültségjel létrehozása, amely pontosan tükrözi a kipufogógázban jelenlévő oxigén mennyiségét. Ezt a jelet továbbítja a motorvezérlő modulhoz, amely az információkat felhasználva finoman beállítja a levegő/üzemanyag keveréket az optimális égés és a károsanyag-kibocsátás szabályozása, illetve minimalizálása érdekében. A lambda szondát általában fűtéssel látják el, ugyanis a lejátszódó folyamat egyik feltétele a minimális működési hőmérséklet. A katalizátor megfelelő működéséhez elengedhetetlen a pontos oxigénszint.
A régebbi, EURO 4, vagy az előtti gépkocsikba úgynevezett feszültségugró szondát építettek. Feladata, hogy információt küldjön a „motorirányító agynak” arról, hogy a keverék szegény, vagy dús. A motorvezérlő szegény információra dúsításba, míg dús információra szegényítésbe kezd. Ez a ciklus normális esetben másodpercenként változik alapjáraton. Az ilyen típusú szonda nem méri az oxigén hányadát.
Megoldások a jobbra húzó autóra
A manapság gyártott gépkocsikba szélessávú lambda szonda kerül beépítésre. Ennek előnye, hogy képes a kipufogógáz oxigéntartalmát megmérni. Az utóbbi években a magasabb környezetvédelmi elvárások miatt a gépkocsikat két darab lambda-szondával látják el. Ebből az egyik a katalizátor előtt található, ez adja a keverékképzéshez szükséges adatokat, míg a második szonda, az úgynevezett kontroll szonda, a katalizátor mögött található, és ez a szonda a katalizátor hatásfokát méri.
Lambdaszonda (O2 szenzor), és minden amit érdemes tudni róla
6. Katalizátor
A katalizátor a kipufogórendszer kulcsfontosságú és egyik legdrágább alkatrésze. Szerepe a motor által kibocsátott gázok (kipufogógázok) károsanyag-tartalmának csökkentése. Általában a kipufogócsőhöz csatlakozik, bár lehet egy kisebb alkatrész is, amely közvetlenül a kipufogócsonkban található.
A működés során kialakuló magas hőmérsékletnek köszönhetően a katalizátorban található nemesfémek a káros anyagok (szénhidrogén és szén-monoxid) egy részét oxidálják, vagy ártalmatlan anyagokká alakítják (vízgőzzé és szén-dioxiddá). A gyártáskor a nemesfémeket a katalizátor-mag extrudált kerámia méhsejt szerkezetére viszik fel. A kerámia-mag áramlási csatornák százait tartalmazza, ezek biztosítják, hogy az átáramló kipufogógázok a lehető legnagyobb felületen érintkezzenek a katalitikus reakciót létrehozó nemesfémekkel. A folyamathoz minimum 400 Celsius fokra van szükség, ezért a katalizátort a lehető legközelebb építik a motorhoz.
A gépjármű katalizátoroknak három fő fajtája létezik: két gázkomponensre ható, három gázkomponensre ható, és az utóbbi levegő-befúvásos változata. A három gázkomponensre ható katalizátornak hármas hatása van. Míg a szénhidrogéneket és szénmonoxidot vízzé és széndioxiddá oxidálja, a nitrogénoxidokat nitrogénné és oxigénné redukálja.
A gépkocsi indításától a katalizátor üzemi hőmérsékletének eléréséig tartó időszakban a leggyengébb a katalizátor hatásfoka, ekkor bocsátja ki a gépkocsi a legtöbb káros anyagot. Ezért egyes gépkocsiknál közvetlenül a beömlőcső után előkatalizátort iktatnak be a kipufogórendszerbe, amely „besegít” ezen felmelegedési időszak alatt. Az előkatalizátor kis mérete, és a motorhoz való közelsége miatt hamarabb üzemi hőmérsékletre melegszik, mint a fő katalizátor. A kipufogógázok az előkatalizátorból előmelegítve jutnak a fő katalizátorba, így az is hamarabb éri el a szükséges hőmérsékletet. Modern gépkocsiknál az előkatalizátort elhagyva a motorközvetlen közelébe építik a főkatalizátort, ami biztosítja annak gyors bemelegedését.
A katalizátor benzines járművek és dízel autók esetén is fontos szereppel bír. Az összetett funkció, komoly fejlesztői munka mellett a katalizátor ár fontos tényezője még az alkatrész nemesfém tartalma. Fontos alkotóeleme ugyanis a palládium és a platina, melyekből egy gramm is akár közel tízezer forintért kel el a piacon.
7. Részecskeszűrő (DPF)
A dízel autókban az égés tökéletlen. Az égés után rengeteg káros anyag és nagy mennyiségű korom távozik a kipufogón át a környezetbe. Ennek csökkentését hivatott a részecskeszűrő (DPF, Diesel Particulate Filter, vagy FAP) elvégezni. Szerepe a dízelüzemű motorok esetében a gázolaj égése közben keletkező nagyon finom szemcséjű korom összegyűjtése.
A részecskeszűrő egy hosszú egység, aminek a belsejében vékony kacskaringós járatok vannak, amelyekben megmarad a korom. A felgyülemlett kormot az úgynevezett regeneráló rendszer a kipufogógáz extra magas hőmérsékletét felhasználva időnként elégeti, tehát elvégzi a DPF öntisztítását. Ez történhet adalékanyag hozzáadásával működő, vagy adalékanyag nélkül működő rendszerekkel.
Az adalékanyag hozzáadásával működő rendszereknél az adalékanyag feladata a koromszemcsék gyulladási hőmérsékletének csökkentése. Adalékanyag nélkül működő esetben a katalitikus anyaggal bevont szűrő olyan nemesfém bevonatú szűrőbevonattal rendelkezik, amely kettős funkciót lát el. A passzív regeneráció során lassan, környezetkímélő módon széndioxiddá alakítja át a katalitikus átalakítóban lerakódott kormot. Ehhez a kipufogógáz hőmérsékletét meg kell emelni, amit a gépkocsi motorvezérlő elektronikája mesterségesen végez úgy, hogy a befecskendezést az optimálistól eltérően időzíti, így a kipufogógázok hőmérséklete magasabb lesz.
8. NOx Kezelés Dízel Járműveknél
A dízel károsanyag-kezelés utolsó fontos eleme a NOx kibocsátás csökkentése. Ez történhet az SCR katalizátor vagy a NOx tároló katalizátor segítségével, mely megköti a szegénykeverékes üzemben a kipufogógáz NOx tartalmát, és dús üzemállapotban redukálja a nitrogénné és szén-dioxiddá. Az SCR technológia során a kipufogógázt egy katalizátorba vezetik, ahol egy különleges folyadékot adnak hozzá. Ezáltal a motor beállításai lehetnek olyanok, hogy ne kormoljon, mert a nagyobb mennyiségben kibocsátott egyéb károsanyagok a katalizátorban átalakulnak.
A Kipufogórendszerre Ható Terhelések és Karbantartás Fontossága
A kipufogót rendkívül magas hőmérsékletek terhelik. Rendkívüli mechanikus terheléseket kell kibírnia, mint a kőfelverődés, só és a motor által keltett rezgések. Mindemellett az égési folyamat során keletkező savas kondenzátumok is marják a kipufogót.
A tüzelőanyag égésénél víz képződik, ami láthatatlan formában vízgőzként távozik a kipufogórendszerből. Egy liter tüzelőanyag elégetésekor körülbelül egy liter víz képződik. Alacsony hőmérsékleten a vízgőz egy része, lehűlése következtében lecsapódik. Az ebből keletkező kondenzvíz a kipufogórendszerben összegyűlik és a kipufogógáz kénkomponensével kénes savat képez. Ez károsítja belülről a kipufogórendszert.
Rövidebb utak alkalmával az indításkor keletkezett kondenzvíz sem tud távozni, helyette megül a kipufogódob alján és savas vize rongálja a belső elemeket. A városi használat így jellemzően erősebben igénybe veszi a kipufogórendszert. A kipufogórendszer gyakran kerül kapcsolatba az időjárás viszontagságainak függvényében hóval, sárral, vízzel, útisóval, hiszen nagy része a kocsi nyitott alján számos kipufogó bilincs által van rögzítve.
A kipufogórendszer épségének fontossága nem hagyható figyelmen kívül. A jármű kipufogórendszerének karbantartása nem csak az erős zaj és a kellemetlenségek elkerülése miatt fontos. A jól karbantartott rendszer döntő szerepet játszik az optimális motorteljesítmény biztosításában, és ugyanilyen fontos, hogy a károsanyag-kibocsátás minimalizálásával hozzájárul a környezet megóvásához.
Gyakori Hibák és Tünetek
A kipufogó hibák meglehetősen gyakoriak. A felismerésük viszont a legtöbbeknek gondot okoz, mert nem is tudják, hogy az, amit tapasztalnak, az egy kipufogó hiba jelzés. Mivel a kipufogórendszer több alkatrészből áll, a meghibásodás nem csak annyit jelent, hogy esetleg rozsdás vagy lyukas a kipufogócső hátul. A kipufogó hiba jeleket több dolog is okozhatja, hiszen nemcsak egy alkatrész tud meghibásodni.
Ha felvillan a motorhiba lámpa, akkor már sejthetjük, hogy valami gond van. Pedig az egyes meghibásodásoknak egyértelmű jelei vannak. Érdemes pár szóban kitérni a leggyakoribb kipufogó hibákról, és ezek hibajeleiről:
| Probléma típusa | Okok | Tünetek |
|---|---|---|
| Szokatlan zajok | A kipufogócsonk repedései, csapok deformálódása a hőciklus miatt, tömítés meghibásodása. A hangtompító vagy kipufogócső korróziója, meglazult csatlakozások. | Erős vagy szokatlan motorhang (sziszegés, pukkanás, kopogás), égett szag a motortérben. |
| Csökkenő motorteljesítmény | Hibás EGR-szelep (felhalmozódott szénlerakódások miatt), hibás oxigénérzékelő (természetes kopás, korrózió), eltömődött katalizátor vagy részecskeszűrő, magas kipufogó áramlási ellenállás. | Motor döcögős alapjárata, üzemanyag-hatékonyság csökkenése, motor gyújtáskimaradása, egyenetlen alapjárat, leállás, kipufogórendszer füstölése, megnövekedett üzemanyag-fogyasztás. |
| Katalizátor meghibásodás | Túlmelegedés, olaj vagy szén lerakódás (eltömődés), ólom, szerkezeti károsodás, hibás oxigénérzékelő, helytelen motorbeállítás, gyakori hirtelen hőmérsékletváltozások. | Motorellenőrző lámpa felvillanása, motor teljesítményének csökkenése, megnövekedett károsanyag-kibocsátás, üzemanyag-fogyasztás növekedése, katalizátor-test vörös izzása (eltömődés esetén). |
| Részecskeszűrő (DPF) eltömődése | Hibás EGR-szelep, nem megfelelő olaj használata, hibás üzemanyag-befecskendezők, rövid távolságon tett utazások (nem éri el az optimális üzemi hőmérsékletet), koromlerakódás. | Narancssárga figyelmeztető lámpa a műszerfalon (DPF rendszer regenerálásra szorul), motor teljesítményének romlása. |
| Lambda szonda meghibásodás | Természetes kopás, korrózió. | Sárga check engine lámpa felvillanása, nehezebb autóindítás, motor gyújtáskimaradása, egyenetlen alapjárat, leállás, megnövekedett üzemanyag-fogyasztás, kipufogó füstölése. |
| Korrózió (belső) | A tüzelőanyag égésekor képződő vízgőz lecsapódása és kénsav képződése (különösen rövid utakon). | A kipufogórendszer belső elemeinek károsodása, lyukak, szivárgások. |
| Korrózió (külső) | Időjárás viszontagságai, hó, sár, víz, útisó. | Lyukak, szivárgások, rögzítések megrongálódása. |
A kipufogórendszer egyes hibáinak korrigálásához vagy megállapításához nem kell feltétlenül szerelőhöz fordulnod. Az autó kipufogórendszerének hibakeresése sokszor meglehetősen egyszerű, ha megfigyeled az itt említett tüneteket.
Ha bármelyik jelzést tapasztaljuk, azonnal keressük fel az autószerelőt. Ugyanis, ha nem foglalkozunk a dologgal, mondván, csak a kipufogó a gond, így még elmegy az autó, akkor a motor épségét kockáztatjuk, és ami kipufogó hiba jelnek indul, az akár komoly meghibásodáshoz is vezethet. Arról már nem is beszélve, hogy a kipufogó hibája miatt megnőhet a káros anyagkibocsátás, ami rendkívül nagy terhet ró a környezetre. Hazánkban, ahogy az Uniós tagországokban is, a sikeres műszaki vizsga egyik feltétele a kipufogógáz megfelelő határértéken belüli mértéke.