Jak fungují automobilové výfukové systémy

Verze zákona o čistém vzduchu z roku 1970 dala EPA jeho rozsáhlou pravomoc regulovat automobilové emise. John Foxx / Stockbyte / Getty Images

Je pravda, že emise jednotlivých automobilů jsou relativně nízké ve srovnání s jinými zdroji znečištění. Když ale každý den sedí v autě stovky tisíc lidí a sbalí dálnici do kapacity, kumulativní účinky jsou obrovské. Když sedíte v dopravní zácpě, díváte se na kouř vycházející z výfukového potrubí před vámi a stoupající, abyste se připojili ke smogu na obloze, na chvíli přemýšlejte o tom, co je to za kouř. Možná to nevypadá jako moc, ale ten kouř prošel dlouhou cestu od chvíle, kdy byl těsně předtím protlačen motorem auta.

Zájem o vliv našich automobilů na životní prostředí není nic nového. Verze zákona o čistém vzduchu z roku 1970 dala EPA jeho rozsáhlou pravomoc regulovat automobilové emise. Jak technologie pokročila, EPA prosazovala přísnější standardy. A zatímco nová auta jsou mnohem čistší než auta před 40 lety, lidé mají dnes tendenci řídit větší vzdálenosti a mnohem častěji, což přispívá k mnohem většímu znečištění. Zákon o čistém ovzduší byl upraven a rozšířen v roce 1977 a poté znovu v roce 1990.

Výrobci automobilů a dodavatelé náhradních dílů museli s těmito změnami držet krok a jak si dokážete představit, výfukový systém automobilu se musel také výrazně vyvíjet..

Obsah

1. Součásti výfukového potrubí - kouřovodu
2. Další komponenty výfuku - záhlaví, věšáky a další
3. Exit Route
4. Udržování potrubí čisté

Výfukový systém se skládá hlavně z trubek v několika různých tvarech, z nichž každá je navržena tak, aby se navzájem spojily, a každá tvarovaná tak, aby odpovídala specifické části spodní strany automobilu. (Trubky jsou často ohnuty, aby se ovinovaly kolem nebo jinak pojaly jiné blízké součásti automobilu, jako jsou nápravy.) Každá trubka je zodpovědná za pohyb výfukových plynů směrem dozadu, ale mnoho segmentů je specializovaných. Jinými slovy, z vnějšku systém jednoduše vypadá jako svazek spojených trubkových segmentů, které vedou od motorového prostoru k zadnímu nárazníku, i když některé slouží k dalšímu účelu, protože výfuk protéká danou trubkou.

Například může být instalována trubka Y (což je jednoduše, trubka ve tvaru Y), takže konec se dvěma otvory šroubuje až dva odpovídající otvory ve sběrném výfukovém potrubí, čímž se kombinuje odpad motoru a postupuje systémem. Nebo při instalaci na zadní konec vozu může trubka Y pomoci vytvořit duální výfukový systém s koncovkou výfuku na každé straně vozu (pro často hledaný sportovní vzhled). Mezilehlé potrubí může být připojeno k tlumiči nebo rezonátoru, což jsou další důležité součásti systému (k nim se dostaneme na další stránce). Vyrovnávací potrubí, které se nachází v duálních výfukových systémech, pomáhá vyrovnat výfukové impulzy, které se pohybují pod stranou řidiče a spolujezdce. Potrubí se vzduchovou mezerou jsou specializovaná vnořená potrubí, která působí jako tepelný štít a izolátor tím, že poskytují další vrstvu pro proudění vzduchu. A koncová trubka, která je obvykle vykukována zpod zadního nárazníku, má obvykle větší otvor a může být vyrobena z podstatně vyhlížejícího kovu, což dává vzhled výfukového výkonu, který je běžnou součástí špičkových automobilů.

Ačkoli by se mohlo zdát neefektivní mít tunu dýmek místo jednoho, ve skutečnosti všechny tyto segmenty slouží účelu. Za prvé, ohýbání trubek je těžká práce a je snazší spojit malé úhlové segmenty s přímými trubkami, než tvarovat jednu dlouhou, nákladnou a těžkou trubku, aby vyhovovala každému obrysu auta. Také součásti výfukových systémů se opotřebovávají v pravidelných intervalech (samozřejmě v závislosti na výrobci, jeho materiálech, jízdních podmínkách a faktorech prostředí). Výměna jednoho zrezivělého segmentu potrubí, tlumeného tlumiče výfuku nebo opotřebovaného katalyzátoru je jednodušší a levnější, než by bylo nainstalovat zcela nový systém..

Možná se divíte, jak všechny tyto trubky spolu zapadají. Některé konce se překrývají, zatímco jiné jsou spárované od začátku do konce; ale ne bez malé pomoci.

Tlumič výfuku je další klíčovou součástí výfukového systému vašeho automobilu. Matthias Tunger / Obrazová banka / Getty Images

Nejdříve jsme diskutovali o různých potrubích, protože jsou to nejviditelnější a nejrozšířenější komponenty výfukového systému a protože jsou všude. Výfukový systém však skutečně začíná u výfukového potrubí (známé také jako výfukové potrubí). Záhlaví vypadá jako řada sousedních trubek přilepených k sobě (i když je často vyrobena z vysoce odolného litého kovu). Sbírá výfuk přímo z motoru, takže je navržen tak, aby se každý otvor spojil s jedním z výfukových otvorů motoru, s přírubami, které tvoří těsné těsnění, aby se zabránilo úniku výfukových plynů. Odtud začíná výfukový plyn protékat různými trubkami a dalšími součástmi.

Těsnění, která jsou umístěna mezi každou trubku, hrají velmi důležitou roli. Je obtížné, ne-li nemožné, vytvořit bezchybné těsnění kov-kov, takže mezi každé spojení jsou vložena těsnění, aby se zabránilo předčasnému úniku jedovatých plynů. Jsou vyrobeny z vláken nebo jiných odolných, žáruvzdorných materiálů, které mají dostatečnou flexibilitu pro mírné stlačení, když jsou trubky pevně sevřeny. To pomáhá utvářet těsné těsnění.

Tlumič výfuku je další klíčovou součástí výfukového systému. Vypadá to jako velká kulatá nebo oválná komora (obvykle, ale ne vždy, v blízkosti zadní části vozu). Tato komora má však velmi komplexní konstrukci - je zodpovědná za utlumení většiny hluku motoru, i když musí umožnit plynulému proudění výfukových plynů. Hluk pohlcuje a řídí řada komor a trubic naplněných horninou, vlnou nebo syntetickými vlákny. A to není vše - tlumič musí být přiměřeně odolný vůči poškození, korozi a zadržování tepla. Rezonátor je sekundární nebo náhradní komponenta eliminující zvuk, která se používá k rozšíření tlumiče výfuku, nebo v případech, kdy je prostor na špičkové úrovni, může být dokonce použit místo tlumiče hluku..

Katalyzátory, které se staly běžnými v 70. letech 20. století, jsou primárním a nejúčinnějším prostředkem snižování hladiny toxinů ve výfukových plynech automobilu. Uvnitř katalyzátoru (nebo „kočky“) jsou potaženy kovy. Různé typy katalyzátorů používají různé kombinace platiny, palladia a rhodia. Než výfuk dosáhne kočku, obsahuje silnou, vysoce toxickou kombinaci oxidu uhelnatého, oxidu dusičitého a uhlovodíků. (Když vezmete své vozidlo na emisní test, jedná se o chemické hladiny, které jsou testovány.) Když tyto jedy přijdou do styku s kovy potahujícími uvnitř kočky, dochází k chemické reakci, která způsobuje, že výfukové plyny jsou méně škodlivé. . Jak výfuk prochází kočkou, hladina chemikálií by měla být snížena natolik, aby vyhovovala vládním předpisům.

Už jsme mluvili o těsněních, ale výfukový systém vyžaduje další základní kusy hardwaru. Příruby obecně slouží stejnému účelu jako těsnění, ale jsou vyrobeny z kovu (a někdy jsou vytvořeny přímo na konci trubky). Rozmanité svorky a držáky spojují výfukové kusy dohromady a drží je k vozidlu. Výfukové ramínka doslova zavěšují trubky z podvozku automobilu s dostatečnou pevností, aby je udržely na místě, ale také s dostatečnou flexibilitou, aby vydržely pohyb způsobený jízdou. A v neposlední řadě jsou to tepelné štíty: Kovové (někdy izolované) desky, které se používají jako dodatečná bariéra, kdykoli jsou horké části výfuku zvláště blízko jiné části automobilu nebo přímo pod prostorem pro cestující.

Pokud by motor běžel dokonale, spálil by veškeré své dostupné palivo, když prošel cykly a přeměnil všechny špinavé kousky na zdroj energie. Zbytky však existují jako znečišťující látky, protože motor nelze jednoduše zkonstruovat tak, aby fungoval dokonale - existuje příliš mnoho proměnných. Určité množství paliva zůstane vždy nespálené nebo částečně spálené a tyto zbytky musí být rychle zpracovány z vozidla ve formě výfukových plynů, aby se vytvořil prostor pro další cyklus spalování motoru.

Jak jsme již zmínili dříve, výfuk nejprve opouští motor a vstupuje do systému přes výfukové potrubí. Odtud prochází systémem propojenými trubkami, dokud nevystoupí přes koncovku výfuku, poblíž zadního nárazníku. Trubky samy o sobě skutečně pomáhají ochlazovat výfuk, ale jsou většinou způsob, jak mohou výfukové plyny cestovat (a skrz) do katalyzátoru a tlumiče výfuku.

Kočka musí být co nejblíže k motoru, protože není plně funkční, dokud nevystoupí na provozní teplotu. V mnoha případech výrobce umístí kočku krátce po rozdělovači, takže teplo z motoru pomáhá kočce zahřát a rychle ji přivést na teplotu.

Poté, co plyny projdou kočkou, která spálí a odstraní až 90 procent toxinů výfukových plynů, je další prioritou filtrovat zvuk motoru [zdroj: Allen]. Tlumič a rezonátor jsou obvykle umístěny hned za kočkou. Existuje mnoho variací na tuto kombinaci - některé zklidní výfuk co nejvíce, zatímco jiné jsou specificky vyladěny pro agresivní tóny. Odtud se výfuk pohybuje zbytkem potrubí, dokud neopustí auto.

Se všemi těmito chemikáliemi se točí kolem, je to docela výkon, že výfukový systém skutečně funguje stejně dobře. Dobře udržovaný výfukový systém by měl trvat dva až tři roky, ale potrubí utrpí poškození uvnitř i vně. Z vnější strany jsou citlivé na podmínky vozovky, jako jsou dopady úlomků a faktory prostředí, jako je sníh, led a sůl ze silnice.

Podstatnější příčina degradace výfukového systému je však interní a nelze ji vidět, dokud trubky nekorodují rzí. Víme, že jak motor spaluje palivo pro výrobu energie, vedlejší produkty tohoto procesu zbývají - proto je zapotřebí výfukový systém. Jedním z těchto vedlejších produktů je kyselá vlhkost a je to opravdu škodlivé pro kov. Bohužel, opravdu neexistuje způsob, jak udržet vnitřky potrubí čisté.

Když se výfukové potrubí otáčí nebo se uvolňuje spojení, dochází k úniku výfukových plynů. Únik je téměř vždy okamžitě patrný s hlasitým, nepříjemným zvukem a možná problémy s jízdou, jako je občasný výkyv síly. Ale věřte tomu nebo ne, nejedná se o skutečné problémy. Je to o něco vážnější, pokud k úniku dochází před katalyzátorem, což znamená, že výfuk není řádně zpracován a všechny ty horké chemikálie se všude rozlévají do atmosféry. Vždy je dobré co nejdříve opravit úniky, abyste zabránili vystavení sebe, vašich cestujících a vašeho okolí nefiltrovaným výfukům.

Tyto chrómové výfukové koncovky nikoho neoklamou. Tomasz Pietryszek / Photodisc / Getty Images

U dieselových motorů, často obviňovaných z neúměrně vysokých úrovní toxických emisí, může být jejich pověst poněkud zachráněna novými a vylepšenými výfukovými filtry, které tvrdí, že snižují emise asi o 25 procent, s dalším přínosem zvyšující se spotřeby paliva. Několik výrobců automobilů s historií nabídky dieselových modelů zavedlo podobné systémy, které kombinují vysoce výkonné katalyzátory s filtry pevných částic. Dva takové příklady jsou turbodmychadla BlueMotion od Volkswagen (prodávají se převážně v Evropě a Jižní Americe) a dieselové motory Mercedes 'BlueTec. V mnoha případech tyto OEM komponenty a modely automobilů používají redukci hmotnosti a další techniky zefektivnění ke zlepšení celkové účinnosti.

Vylepšená účinnost výfukového plynu je rozhodující pro co nejlepší využití vašeho vozu a existují i ​​způsoby, jak vylepšit starší auto (za předpokladu, že je ve všeobecném dobrém stavu - výkonový výfukový systém nebude fungovat zázraky na celkové jalope). Mechanik si obvykle může objednat originální originální náhradní díly, ale existují i ​​alternativy od dodavatelů náhradních dílů pro výkonnostní díly, které často dodávají vozidlu facelift (přinejmenším stejně tak může být sprej pod vozidlem). Existuje několik často zmiňovaných výhod výkonových výfukových systémů. Výrobci aftermarketu si jsou dobře vědomi toho, že sluchová zkušenost je rozhodující pro příjemnou jízdu, a také umožňuje řidičům v okolí vědět, že na auto bylo vynaloženo také něco navíc. Většina výrobců nabízí řadu systémů, které sahají zvukem od jemného hrdla až po výkřik. Dobrý výfukový výkon může zlepšit reakci škrticí klapky (jak rychle a plynule reaguje auto na tlak vyvíjený na plynový pedál) a zvyšuje výkon. Některé systémy dokonce mohou zlepšit spotřebu paliva. Výkonové výfuky jsou schopny zajistit toto zvýšení výkonu, protože jsou méně omezující než výfukové zásoby. Pokud motor dokáže vytlačit více vzduchu (což také znamená, že může nasávat více vzduchu), pomůže motoru dosáhnout vyššího výkonu. Ale na rozdíl od toho, co si myslíte, bude zcela volně tekoucí systém kontraproduktivní. Výfukové ventily s následným trhem jsou konstruovány tak, aby poskytovaly správné množství protitlaku, aby motor nekončil při špičkovém výkonu. Proto je důležité vybrat si jedno navržené a optimalizované pro vaše konkrétní vozidlo. A než vyrazíte výfukové potrubí, ujistěte se, že systém, který chcete, je v souladu se zákonem ulice a nezpůsobí, že vaše vozidlo selže ve zkoušce emisí.

Pochopte také, že skutečný výkon výfukového systému nemůže přinést ohromující výhody pro triviální investici. Dejte si pozor na levné výrobky, jako jsou připevňovací nebo šroubovací „výkonové“ komponenty výfukového systému nebo výfukové koncovky, které tvrdí, že poskytují vzhled plného výkonu systému. Nepomohou jízdě vozu a mohou mu dokonce bránit přidáním větší hmotnosti a odolnosti proti větru. A kromě toho tyto pochmurné tipy nikoho neoklamou.

Související články

• Jak tlumiče pracují
• Jak fungují automobilové motory
• Jak fungují katalyzátory
• Jak dieselové motory fungují
• Jak fungují hlavice výfuku pro zlepšení výkonu motoru?

Prameny

• Abuelsamid, Sam. "Nepotřebné doplňky do auta." Populární mechanika. (29. ledna 2012) http://www.popularmechanics.com/cars/how-to/products/performance-sapping-aftermarket-add-ons
• Allen, Mike. "Jak nainstalovat výfukový systém Cat-back." Populární mechanika. 18. prosince 2009. (29. ledna 2012) http://www.popularmechanics.com/cars/how-to/maintenance/4270747
• Dow Automotive Systems. "Automobilový průmysl - snižování emisí výfukových plynů." (29. ledna 2012) http://www.dowautomotive.com/capabilities/industry/automotive/reducing.htm
• Flowmaster. "Výkonové výfukové systémy." 2011. (29. ledna 2012) http://www.flowmastermufflers.com/index.php?cat=2
• Úřad amerických agentur pro ochranu životního prostředí z mobilních zdrojů. „Automobilové emise - přehled.“ Srpen 1994. (29. ledna 2012) http://www.epa.gov/otaq/consumer/05-autos.pdf
• Výfuk Walker. "Walker Exhaust 101." (29. ledna 2012) http://www.walkerexhaust.com/support/exhaust101/componentsAndDesign.asp