Kompletan vodič kroz izduvni sistem: Dijelovi i funkcija auspuha

Izduvni sistem savremenog automobila mnogo je kompleksniji od jednostavne izduvne cijevi i prigušivača buke, kakvi su se koristili na starijim vozilima. On obuhvata cijeli sistem koji počinje od izduvne grane motora i proteže se do zadnjeg dijela vozila, gdje gasovi napuštaju automobil. Sastoji se od sljedećih komponenti: Izduvne grane i cijevi, fleksibilne cijevi auspuha, katalizatora, prigušivača-lonaca, nosača ili gumica i dihtunga.

Osnovni zadaci izduvnog sistema su da odvede izduvne gasove iz motora dalje od automobila, sprječavajući njihov ulazak u kabinu vozila. Takođe, zadužen je za smanjenje buke koja nastaje tokom rada motora, poboljšanje performansi automobila i olakšavanje rada motora. Na kraju, važna funkcija izduvnog sistema je i smanjenje emisije štetnih gasova u atmosferu.

Izduvne grane i cijevi

Grane auspuha čine skup cijevi koje odvode izduvne gasove iz cilindara motora. U zavisnosti od snage motora i broja cilindara, gasovi mogu prolaziti kroz jednu ili dvije izduvne grane, koje su najčešće izrađene od lijevanog željeza, čelika ili otpornih legura poput gusa. Kod motora sa 3 do 6 cilindara (prosječno 4 cilindra), cijevi se obično spajaju u jednu ili dvije cijevi, naročito kod sportskih vozila.

Za poboljšanje performansi, što je posebno važno kod trkaćih i sportskih automobila, iz svakog cilindra izlazi po jedna cijev koja se zatim spaja u konfiguraciju 4-2-1 (četiri cijevi se spajaju u dvije, pa u jednu) ili 4-2-2 kod sistema sa dvostrukim auspuhom.

Izduvna grana je komponenta koja se povezuje s granom auspuha. Budući da u izduvnu granu direktno ulaze gasovi nastali sagorijevanjem goriva u motoru, ona se izrađuje od materijala koji mogu izdržati visoke pritiske i temperature, slično kao i grane auspuha. Kod sportskih vozila, ova komponenta je posebno prilagođena da podnosi ekstremne uslove rada.

Izduvna cijev ili cijevi protežu se od izduvne grane do krajnjeg dijela vozila, gdje gasovi izlaze. Iako se čini kao jedna cjelina, izduvna cijev je zapravo prekinuta drugim komponentama, poput lonaca, fleksibilnih spojeva, katalizatora i sličnih elemenata.

Promjer izduvnih cijevi varira u zavisnosti od vrste, snage i zapremine motora. Kod standardnih vozila, taj raspon obično iznosi od 32 do 60 mm, dok tunirana vozila koriste cijevi većeg promjera, od oko 60 do 80 Ø fi.

Izduvne cijevi su podložne koroziji s obje strane, unutrašnje i vanjske, zbog nusprodukata sagorijevanja goriva, poput vode, kiselina i olovnih soli, koji u obliku plinova i pare prolaze kroz sistem. Kada je izduvni sistem hladan, posebno pri paljenju motora, stvara se kondenzacija na unutrašnjim zidovima cijevi, što postepeno izaziva njihovo propadanje. Automobili koji često prelaze kratke gradske rute posebno su podložni ovom problemu, pa je kod njih potrebno češće mijenjati izduvne cijevi i ostale dijelove sistema. Zbog toga se preporučuje izbjegavanje kratkih vožnji, kako bi se sistem imao vremena potpuno zagrijati.

Fleksibilne cijevi

Fleksibilne cijevi, poznate i kao pletenice, postale su nezamjenjiv dio izduvnih sistema u modernim vozilima. Pokazale su se kao najefikasniji način za ublažavanje vibracija i smanjenje buke, bilo kod dizel ili benzinskih motora.

Zbog svoje sposobnosti da apsorbuju toplotnu ekspanziju izduvnih cijevi, izazvanu visokim temperaturama, izrađuju se od visokokvalitetnih materijala, najčešće od inoxa 304. Fleksibilne cijevi dolaze u različitim konstrukcijama – jednoslojne, dvoslojne, troslojne (najčešće u upotrebi) i četvoroslojne.

Ovisno o položaju u vozilu, fleksibilne cijevi se dijele na:

1. Viseće – postavljene vertikalno na izduvnoj grani, podnose velika opterećenja.
2. Ležeće – postavljene horizontalno ispred katalizatora.

Trajnost fleksibilnih cijevi nije striktno određena, i one mogu dugo trajati ukoliko su izložene optimalnim uslovima rada.

Najčešći razlozi za pucanje fleksibilnih cijevi uključuju istrošene nosače motora, fizička oštećenja, veliki broj pređenih kilometara, loš kvalitet goriva, ili kombinaciju ovih faktora.

Katalizator i DPF filter

Katalizatori su postali ključan dio izduvnog sistema svih vozila proizvedenih u posljednjih tridesetak godina, uglavnom zbog sve strožijih ekoloških standarda u vezi s emisijom izduvnih gasova, posebno u EU. Katalizator, poznat i kao „catalytic converter“, je uređaj koji smanjuje toksičnost ispušnih plinova motora sa unutrašnjim sagorijevanjem. Unutrašnjost katalizatora sastoji se od komore s mnoštvom mrežastih struktura, nalik saću, koje su presvučene slojem plemenitih metala. Ovi metali su razlog visokih troškova katalizatora.

Katalizatori se razlikuju prema materijalu od kojeg je izrađena aktivna jezgra, poznata kao monolit. Prema tome, katalizatori se dijele na:

1. Metalne katalizatore
2. Keramičke katalizatore

Metalni katalizatori su kvalitetniji, otporniji na visoke temperature i stvaraju manji otpor prolasku izduvnih gasova, ali su skuplji. Njihova aktivna jezgra prekrivena je tankim slojem plemenitih metala koji katalizuju hemijske reakcije, a monolit je zavaren za nosivu konstrukciju, što ga čini otpornijim na fizička oštećenja.

Keramički katalizatori su povoljniji i široko zastupljeni, naročito na manjim vozilima kao serijski ugrađeni dio. Zbog monolitne konstrukcije (izrađeni su iz jednog komada), keramički katalizatori su osjetljiviji na udarce, pa su obloženi zaštitnim omotačem i umetnuti u metalni okvir. Kao i kod metalnih katalizatora, aktivna jezgra je prekrivena tankim slojem plemenitih metala koji katalizuju hemijske reakcije.

Zbog sve strožih ekoloških normi, proizvođači automobila su primorani da ugrade sisteme za redukciju čestica čađi u izduvnim gasovima kod dizel vozila, kako bi smanjili emisiju štetnih materija u atmosferu. DPF, što je skraćenica od engleskog diesel particulate filter, odnosno filter za čestice čađi, koristi se za ovu namjenu. Kod francuskih vozila, ovaj filter je poznat kao FAP (franc. filtre à particules). DPF se sastoji od dvije ključne komponente: oksidacionog katalizatora i filtera čestica. Ove čestice čađi nastaju sagorijevanjem dizel goriva, a DPF je u stanju da zadrži oko 85% čađi koja bi inače prošla kroz izduvni sistem i završila u atmosferi.

Međutim, filter može zadržati samo određenu količinu čađi. Kada se previše zapuni, postaje nedjelotvoran i može izazvati probleme u radu motora, pri čemu se upali kontrolna lampica DPF-a. U tom trenutku, neophodna je regeneracija, odnosno proces čišćenja, kako bi se uklonile naslage čađi i filter ponovo postao funkcionalan.

Kako se vrši regeneracija DPF/FAP filtera?

FAP filteri se najčešće čiste termičko-mehaničkim ili hemijskim metodama. Regeneracija podrazumijeva proces sagorijevanja naslaga čađi. Povećanjem temperature ubrizgavanjem dodatnog goriva ili ulja u filter, čestice čađi sagorijevaju i pretvaraju se u manju količinu pepela. Regeneracija se može odvijati automatski i obuhvata nekoliko metoda:

• Regeneracija pomoću aditiva koji se dodaju u gorivo, snižavajući temperaturu paljenja čestica čađi na oko 400°C.
• Regeneracija naknadnim ubrizgavanjem goriva u motor, što podiže temperaturu ispušnih plinova na oko 600°C.
• Ubrizgavanje goriva direktno u izduvni sistem pomoću dodatne brizgaljke, kako bi se čestice čađi u DPF-u spalile.
• Hemijsko čišćenje, pri kojem se filter skida i uranja u hemijska sredstva koja razgrađuju naslage čađi, bez oštećenja strukture filtera.

Kvalitet regeneracije zavisi od stanja filtera, koliko je puta ranije bio regenerisan, te stručnosti i metode korištene prilikom čišćenja. Zbog visokih troškova održavanja, mnogi vlasnici vozila razmišljaju o uklanjanju DPF-a. Međutim, treba uzeti u obzir da je ovaj filter integrisan u dizajn motora i povezan sa kontrolnom jedinicom putem senzora, što otežava jednostavno uklanjanje. Uklanjanje DPF-a zahtijeva modifikaciju softvera u kontrolnoj jedinici motora. Ovakva odluka nosi određene rizike i treba se pažljivo razmotriti prije bilo kakvih intervencija.

Lonci auspuha – prigušivači

Kada ljudi pomisle na auspuh, obično misle na zadnji lonac, iako se auspuh sastoji od više delova. Lonci auspuha se, prema njihovoj poziciji, dele na srednji ili protočni lonac i zadnji, poznat kao završni lonac.

U zavisnosti od modela vozila, godine proizvodnje i proizvođača, svaki automobil ima specifičnu kombinaciju i broj lonaca. Njihova osnovna funkcija je smanjenje temperature izduvnih gasova i redukcija buke. Ako ste ikada čuli automobil bez auspuha, znate koliku razliku lonci mogu napraviti u tišini motora. Ovaj efekat se postiže zahvaljujući specifičnoj unutrašnjoj strukturi lonca. Na prvi pogled, unutrašnjost lonca izgleda kao jednostavna kombinacija komora i perforiranih cevi, ali su one zapravo dizajnirane poput muzičkog instrumenta, stvarajući refleksiju talasa koji se međusobno ometaju i poništavaju.

Unutrašnjost lonca sadrži između jedne i četiri perforirane cevi, a prostor između njih je ispunjen toplotnom i zvučnom izolacijom. Prva komora, poznata kao rezonator, povezana je otvorima sa sledećom komorom (po principu spojenih sudova). Rezonator je dizajniran da sadrži tačno određenu količinu vazduha i ima precizno izračunatu dužinu kako bi proizveo talas koji smanjuje specifične frekvencije zvuka. Razlika između lonca i rezonatora je u tome što lonci prigušuju buku, dok rezonatori modifikuju zvuk izduvnih gasova. Najčešće se oba sistema koriste zajedno.

Najčešći uzrok kvara lonca je korozija, koja nastaje spolja i iznutra. Na hrđanje lonca najviše utiču niske temperature, industrijska so koja se koristi tokom zime i kratke gradske vožnje, jer se motor i izduvni sistem ne zagreju dovoljno, što dovodi do stvaranja kondenzacije u staklenoj vuni unutar lonca. Često se prilikom zamene lonca može pronaći i znatna količina vode unutra. Oštećenja lonca mogu biti prouzrokovana i slabljenjem ili otkidanjem nosača motora, što rezultira prenetim vibracijama na izduvni sistem.

Sportski program

Još jedna važna karakteristika auspuha je količina pritiska koju proizvodi, a koja je rezultat prepreka kroz koje prolaze izduvni gasovi. Ovaj pritisak može smanjiti snagu motora. Zbog toga postoji sportski program auspuha, koji je dizajniran da smanji pritisak i poboljša performanse vozila. Sportski lonci su obično veće cevi. Spoljašnji deo je izrađen od čeličnog kućišta, dok se iznutra nalazi perforirana cev kroz koju gasovi prolaze bez prepreka, obložena samo zvučnom izolacijom, čime se smanjuje otpor i povećava efikasnost motora.

Šelne

Šelne, poznate i kao metalni prstenovi, služe za spajanje izduvne grane sa cevima auspuha. One se izrađuju od različitih materijala, poput čelika, grafita, metala ili presanih vlakana. Prema obliku, šelne mogu biti klasične ili konusne, a po konstrukciji jednodijelne ili dvodijelne. Jednodijelne šelne imaju dva kraja koja se pričvršćuju jednim šrafom, dok se dvodijelne šelne sastoje od dva odvojena dela koji se povezuju na isti način.

Kod novijih vozila šelne su uglavnom zamenjene spojnicama. Spojnice za auspuh se sastoje od dve šelne i metalnog dela, nalik razrezanoj cevi, koji povezuje dva kraja izduvnih cevi pomoću navoja. Spojnice dolaze u rasponu od 40 do 60 mm prečnika i obično se nalaze na sredini automobila. Česti su kvarovi upravo na spojnicama kod savremenih vozila.

Nosači auspuha – gumice

Nosači auspuha su ključni deo svakog izduvnog sistema. Najčešće su izrađeni od kvalitetne gume otporne na visoke temperature, a dodatno su premazani zaštitnim slojem. U novije vreme, često se koriste kombinovani nosači, gde gumeni deo dolazi u kombinaciji sa metalnim ili aluminijskim kućištem.

Slabi ili oštećeni nosači mogu prouzrokovati ozbiljne probleme, jer njihovo pucanje može dovesti do otpadanja auspuha tokom vožnje, što može ugroziti ne samo vas, već i ostale učesnike u saobraćaju. Zbog toga je važno redovno proveravati stanje nosača tokom servisa ili pre dugih putovanja. Oštećenje nosača auspuha obično se manifestuje popuštanjem, što izaziva karakteristično lupkanje prilikom vožnje.

Dihtunzi auspuha

Dihtunzi su jedan od najopterećenijih delova auspuha. Njihova funkcija je da spreče izlazak materije pod pritiskom iz određenog prostora, čime osiguravaju da gasovi ne curi u okolni prostor. Klasični dihtunzi koji se koriste na izduvnoj grani motora obično su izdržljivi i retko se kvari. Kod nekih vozila, posebno francuskih marki, koriste se konusni, azbestni dihtunzi za spajanje grane auspuha i srednje cevi.

Dihtunzi su izloženi ekstremnim uslovima, uključujući visoke temperature koje mogu prelaziti 800 °C i varirati tokom vožnje. Zbog ovih uslova, važno je da dihtunzi budu kvalitetni i pravilno montirani. Iako su generalno dugotrajni i ne izazivaju često probleme, pravilna instalacija je ključna za njihovu dugovečnost i funkcionalnost.