Tune it: Σύστημα εξαγωγής

Tune it: Σύστημα εξαγωγής

Μέσα, μέσα, πάλι μέσα και ξανά-μανά μέσα… Σπίτι μου, σπιτάκι μου, αυτοκόλλητοι γίναμε μ’ αυτές τις ιστορίες… Για να δούμε αν θα γλυτώσουμε από την (δυστυχώς ανύπαρκτη για πολλούς) χλαπάτσα που καταστρέφει ζωές και κοινωνίες. Φτάσαμε εδώ γιατί πολλοί συμπολίτες μας το πήραν στην πλάκα… Τέλος πάντων, μακάρι να κάνει ο καθένας το καλύτερο για το καλό όλων μας!

Γι’ αυτόν τον μήνα, λέω να ασχοληθούμε λίγο με το σύστημα εξαγωγής του μοτέρ, την εξάτμιση, όπως λέμε, που δεν είναι και κάτι τόσο ενδιαφέρον για τους πολλούς, διότι δεν υπάρχει τρόπος να την κάνουμε να βγάλει ένα σωρό άλογα… Λυπάμαι! Να δούμε τουλάχιστον πώς συμβάλλει αυτό το σύστημα στη γενικότερη λειτουργία του αυτοκινήτου.

Σύστημα εξαγωγής λοιπόν…

Οι εκπομπές ρύπων ενός αυτοκινήτου στην πραγματικότητα είναι σχετικά χαμηλές σε σύγκριση με άλλες πηγές ρύπανσης. Αλλά όταν δεκάδες χιλιάδες Οστρογότθοι κάθονται στα αυτοκίνητα, γεμίζοντας τίγκα τον αυτοκινητόδρομο, τα σωρευτικά αποτελέσματα είναι τεράστια. Καθώς κάθεστε στην κυκλοφοριακή συμφόρηση, κοιτάζοντας τον καπνό που βγαίνει από την εξάτμιση του …μπροστινού σας να ανεβαίνει και να προστίθεται στο υπόλοιπο νέφος, σκεφτείτε για λίγο τι είναι αυτός ο καπνός. Μπορεί να μην του φαίνεται, αλλά αυτός ο καπνός έχει διανύσει πολύ δρόμο από τη στιγμή που βγήκε από τον κύλινδρο πριν λίγα δευτερόλεπτα.

Η ανησυχία για την επίδραση των αυτοκινήτων μας στο περιβάλλον δεν είναι κάτι νέο. Η έκδοση στην Αμερική, το 1970, του Clean Air Act έδωσε στην EPA (Environmental Protection Agency) την παντοδυναμία για τη ρύθμιση των εκπομπών των αυτοκινήτων, ακριβώς εκεί άρχισε η ζημιά! Καθώς η τεχνολογία προχώρησε, η EPA προωθούσε διαρκώς αυστηρότερα πρότυπα εκπομπών ρύπων. Και ενώ τα σύγχρονα αυτοκίνητα είναι πολύ καθαρότερα από εκείνα του 1980 και του ‘90, οι αποστάσεις που διανύουν σήμερα οι οδηγοί είναι πολύ μεγαλύτερες, πράγμα που καταλήγει σε περισσότερη ρύπανση. Οι κανονισμοί και τα όρια ρύπων ανανεώθηκαν και διευρύνθηκαν το 1977 και ξανά πάλι το 1990. Οι κατασκευαστές αυτοκινήτων και οι προμηθευτές ανταλλακτικών έπρεπε να ακολουθήσουν αυτές τις αλλαγές και, όπως μπορείτε να φανταστείτε, το σύστημα εξαγωγής ενός αυτοκινήτου έπρεπε επίσης να εξελιχθεί σημαντικά.

Στοιχεία του συστήματος εξαγωγής

Το σύστημα αποτελείται κυρίως από σωλήνες σε διάφορα σχήματα, το καθένα σχεδιασμένο να συνδέεται με το επόμενο και το καθένα έχει σχήμα ώστε να ταιριάζει με κάθε συγκεκριμένο τμήμα της κάτω πλευράς του αυτοκινήτου. Κάθε κομμάτι σωλήνα μεταφέρει τα καυσαέρια προς τα πίσω, αλλά πολλά από τα τμήματά του είναι ειδικά σχεδιασμένα. Ενδιάμεσοι σωλήνες μπορεί να είναι συνδεδεμένοι στο σιγαστήρα (καζανάκι) ή το αντηχείο, τα οποία είναι δύο σημαντικά στοιχεία του συστήματος εξαγωγής. Οι σωλήνες εξισορρόπησης, που βρίσκονται σε διπλά συστήματα εξάτμισης, βοηθούν στην εξισορρόπηση των παλμών που κινούνται στο σύστημα. Ο τελικός σωλήνας, που συνήθως ξεμυτίζει κάτω από τον προφυλακτήρα, έχει συνήθως μεγαλύτερη διάμετρο και μπορεί να είναι κατασκευασμένος με κάπως εντυπωσιακό τρόπο, για να δώσει την εμφάνιση μιας …αποδοτικής σπορ εξάτμισης, κοινό χαρακτηριστικό των ακριβών και σπορ αυτοκινήτων!

Αν και φαίνεται ότι δεν είναι πολύ αποτελεσματικό να έχουμε ένα μάτσο σωλήνες αντί για έναν, στην πραγματικότητα, όλα αυτά τα κομμάτια εξυπηρετούν έναν σκοπό. Η διαμόρφωση των σωλήνων σε κούρμπες δεν είναι εύκολη δουλειά και είναι ευκολότερο να συνδέσετε μικρά γωνιακά τμήματα με ευθείες σωληνώσεις απ’ ό,τι είναι να διαμορφώσετε έναν μακρύ, ακριβό, βαρύ σωλήνα που να ταιριάζει στο κάθε περίγραμμα του αυτοκινήτου. Επίσης, τα εξαρτήματα του συστήματος εξάτμισης φθείρονται σε τακτά χρονικά διαστήματα (ανάλογα, φυσικά, από τον κατασκευαστή, τα υλικά, τις συνθήκες οδήγησης και τους περιβαλλοντικούς παράγοντες). Είναι πιο εύκολο και κοστίζει λιγότερο να αντικαταστήσετε ένα σκουριασμένο τμήμα σωλήνων, σιγαστήρα ή φθαρμένου καταλύτη απ’ ό,τι θα ήταν να εγκαταστήσετε ολόκληρο το σύστημα εξάτμισης με ένα καινούργιο. Πώς όλοι αυτοί οι σωλήνες ταιριάζουν μεταξύ τους; Μερικά άκρα αλληλεπικαλύπτονται, ενώ άλλα ταιριάζουν άκρο με άκρο, αλλά όχι χωρίς κάποια προσπάθεια.

Συζητήσαμε πρώτα για τους διάφορους σωλήνες, επειδή είναι τα πιο ορατά εξαρτήματα του συστήματος εξαγωγής. Αλλά το σύστημα ξεκινά πραγματικά από τη βαλβίδα εξαγωγής, πριν από την πολλαπλή εξαγωγής. Το λεγόμενο χταπόδι «διαβιβάζει» και ενώνει τα καυσαέρια των κυλίνδρων σε μία κοινή έξοδο που τα περνάει στο υπόλοιπο σύστημα. Οι φλάντζες και τα ζουάν (από το γαλλικό jointes) που βρίσκονται στο σύστημα παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο. Είναι δύσκολο, αν όχι αδύνατο, να πετύχουμε μια άψογη και στεγανή σφράγιση από μέταλλο σε μέταλλο, ειδικά αν έχουμε και μεγάλες μεταβολές θερμοκρασίας, οπότε τοποθετούνται παρεμβύσματα/φλάντζες/ζουάν σε κάθε σύνδεση για να αποφευχθεί η διαρροή των δηλητηριωδών αερίων. Είναι κατασκευασμένα από χαλκό, ίνες μετάλλων ή σύνθετων υλικών ή άλλα, ανθεκτικά στη θερμότητα, υλικά, τα οποία έχουν αρκετή ευκαμψία για να συμπιέζονται ελαφρώς όταν οι σωλήνες σφίγγονται στενά μεταξύ τους.

Ο σιγαστήρας είναι ένα άλλο βασικό μέρος του συστήματος εξάτμισης. Συνήθως είναι ένας μεγάλος στρογγυλός ή οβάλ θάλαμος που βρίσκεται κοντά στο πίσω μέρος του αυτοκινήτου. Ωστόσο, αυτός ο θάλαμος έχει πολύ περίπλοκο σχεδιασμό, είναι υπεύθυνος για τη σίγαση του περισσότερου θορύβου του κινητήρα, παρόλο που πρέπει μην εμποδίζει τη ροή των καυσαερίων. Μια σειρά εσωτερικών θαλάμων και σωλήνων, γεμάτων με πετροβάμβακα ή συνθετικές ίνες, απορροφά και ελέγχει τον θόρυβο. Και δεν είναι μόνο αυτό, ο σιγαστήρας πρέπει να είναι εύλογα ανθεκτικός σε ζημιές, διάβρωση από χημικά και υγρασία και αντιμετώπιση των θερμικών φορτίων. Το αντηχείο είναι ένα δευτερεύον στοιχείο εξάλειψης του θορύβου, που χρησιμοποιείται για υποβοήθηση του σιγαστήρα ή, σε περιπτώσεις όπου ο χώρος είναι πολύ περιορισμένος, μπορεί ακόμη και να χρησιμοποιηθεί αντί για σιγαστήρα.

Ο καταλύτης

Οι καταλύτες που έγιναν μόνιμοι κάτοικοι των αυτοκινήτων από τα μέσα της δεκαετίας του 1970 είναι τα κύρια και πιο αποτελεσματικά μέσα μείωσης του επιπέδου των ρύπων στα καυσαέρια. Ο διάτρητος πυρήνας του καταλύτη είναι επικαλυμμένος με ευγενή μέταλλα. Διαφορετικοί τύποι καταλυτών χρησιμοποιούν διαφορετικούς συνδυασμούς πλατίνας, παλλαδίου και ροδίου. Πριν φτάσει το καυσαέριο στον καταλύτη, αποτελείται από έναν εξαιρετικά τοξικό συνδυασμό μονοξειδίου του άνθρακα, οξειδίου του αζώτου και υδρογονανθράκων και αυτά είναι τα αέρια που μετρώνται στον έλεγχο καυσαερίων. Όταν αυτά τα δηλητήρια έρχονται σε επαφή με τα μέταλλα που καλύπτουν το εσωτερικό του καταλύτη, συντελείται μία χημική αντίδραση που καθιστά τα καυσαέρια λιγότερο επιβλαβή. Καθώς τα καυσαέρια διέρχονται από τον καταλύτη, το επίπεδο των χημικών ουσιών πρέπει να μειωθεί αρκετά ώστε να συμμορφώνεται με τους ισχύοντες κανονισμούς.

Αν ένας κινητήρας είχε τη δυνατότητα να κάνει τέλεια καύση, θα έκαιγε τελείως το διαθέσιμο καύσιμο μείγμα σε κάθε κύκλο λειτουργίας, τέλεια δηλαδή αποδοτικότητα. Ωστόσο, τα υπολείμματα υπάρχουν ως ρύποι επειδή ένα μοτέρ απλά δεν μπορεί να κατασκευαστεί για να λειτουργεί τέλεια, υπάρχουν πάρα πολλές μεταβλητές. Κάποια ποσότητα καυσίμου θα παραμένει πάντα άκαυστη ή μερικώς καμένη και αυτά τα υπολείμματα πρέπει να αποβάλλονται γρήγορα από τον θάλαμο καύσης για να δημιουργηθεί χώρος για τον επόμενο κύκλο λειτουργίας.

Όπως αναφέραμε νωρίτερα, τα καυσαέρια βγαίνουν πρώτα από τον θάλαμο καύσης και εισέρχονται στο σύστημα μέσω της πολλαπλής εξαγωγής. Από εκεί, ταξιδεύουν στους σωλήνες μέχρι να βγουν από το σύστημα στο περιβάλλον, αφού έχει μειωθεί σημαντικά και η θερμοκρασία τους.

Ο καταλύτης πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στο μοτέρ, επειδή δεν είναι πλήρως λειτουργικός μέχρι να φτάσει στην κανονική θερμοκρασία λειτουργίας για να συντελεστούν οι απαραίτητες χημικές αντιδράσεις στο εσωτερικό του. Σε πολλές περιπτώσεις, οι κατασκευαστές τον τοποθετούν αμέσως μετά την πολλαπλή εξαγωγής, οπότε η υψηλή θερμοκρασία των καυσαερίων βοηθά να τον φέρει γρήγορα στην προβλεπόμενη θερμοκρασία. Μάλιστα, εδώ και αρκετά χρόνια, έχει γενικευθεί η χρήση προκαταλυτών πολύ κοντά στο καπάκι και σε κάποια απόσταση ακολουθεί και ο κύριος καταλύτης. Η διάταξη αυτή κατέστη αναγκαία από τους κανονισμούς, η ΕΡΑ που λέγαμε προηγουμένως. Αφού λοιπόν περάσουν τα αέρια από τον καταλύτη που θα αφαιρέσει έως και το 90% των ρύπων, η επόμενη προτεραιότητα είναι να μειωθεί ο θόρυβος του μοτέρ. Ο σιγαστήρας και το αντηχείο συνήθως βρίσκονται σε μικρή απόσταση από τον καταλύτη. Υπάρχουν πολλές παραλλαγές σε αυτόν τον συνδυασμό, μερικές θα κόψουν τον περισσότερο δυνατό θόρυβο, ενώ άλλες ρυθμίζονται ειδικά για επιλεκτική μείωση συγκεκριμένων συχνοτήτων. Από εκεί, τα καυσαέρια συνεχίζουν στους υπόλοιπους σωλήνες μέχρι να βγουν από το αυτοκίνητο.

Με όλες αυτές τις χημικές ουσίες να στροβιλίζονται, είναι μεγάλη υπόθεση ότι το σύστημα εξαγωγής λειτουργεί πραγματικά τόσο καλά. Ένα καλά συντηρημένο σύστημα εξαγωγής πρέπει να διαρκεί τουλάχιστον πέντε χρόνια, αλλά οι σωλήνες υφίστανται φθορές εσωτερικά, αλλά και εξωτερικά. Από έξω, είναι ευάλωτοι σε οδικές/περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως ζημιές από επαφή με ξένα σώματα, περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως χιόνι, πάγο και ορυκτό αλάτι.

Ωστόσο, η πιο ουσιαστική αιτία φθοράς του συστήματος είναι εσωτερική και δεν μπορεί να φανεί μέχρις ότου οι σωλήνες διαβρωθούν από τη σκουριά. Καθώς ο κινητήρας καίει καύσιμα για να παράγει ισχύ, παραμένουν υποπροϊόντα αυτής της διαδικασίας, γι 'αυτό απαιτείται το σύστημα εξαγωγής. Ένα από αυτά τα υποπροϊόντα είναι η όξινη υγρασία και είναι πραγματικά βλαβερή για το μέταλλο. Δυστυχώς, όμως, δεν υπάρχει κανένας τρόπος να διατηρήσετε καθαρούς τους σωλήνες από μέσα. Όταν ένας σωλήνας τρυπήσει, έχουμε διαρροή καυσαερίων που γίνεται σχεδόν πάντα αντιληπτή με τον γνωστό ενοχλητικό θόρυβο, που σίγουρα όλοι ξέρουμε καλά! Αλλά δεν είναι αυτό το πραγματικό πρόβλημα. Αν η διαρροή εμφανιστεί πριν από τον καταλύτη, τα καυσαέρια δεν υφίστανται σωστή επεξεργασία και όλες αυτές οι θερμές χημικές ουσίες/ρύποι διαχέονται ακατέργαστες στην ατμόσφαιρα. Είναι απαραίτητο να διορθώνονται αυτές οι βλάβες το συντομότερο δυνατόν.

Οι κινητήρες diesel, οι οποίοι συχνά κατηγορούνται για δυσανάλογα υψηλά επίπεδα ρύπων και βλαβερών σωματιδίων, σήμερα έχουν υποστεί μεγάλη βελτίωση στον καθαρισμό των καυσαερίων, με νέα και βελτιωμένα φίλτρα, που μειώνουν τις εκπομπές κατά περίπου 25%, με το πρόσθετο όφελος της βελτίωσης της οικονομίας! Αρκετοί κατασκευαστές προσφέρουν παρόμοια συστήματα που συνδυάζουν καταλύτες υψηλής αποδοτικότητας με φίλτρα σωματιδίων diesel. Για παράδειγμα, η σειρά BlueMotion turbodiesel της Volkswagen, τα πετρελαιοκίνητα BlueTec της Mercedes-Benz και η σειρά BlueHDi του Group PSA είναι μερικά τέτοια παραδείγματα. Σε πολλές περιπτώσεις, αυτά τα ΟΕΜ εξαρτήματα στοχεύουν ακόμα και σε μείωση βάρους και άλλες τεχνικές για τη βελτίωση της συνολικής απόδοσης.

Η βελτιωμένη απόδοση του συστήματος εξαγωγής είναι ζωτικής σημασίας για να αξιοποιηθεί στο έπακρο το αυτοκίνητο και υπάρχουν ακόμη τρόποι βελτίωσης αυτοκινήτων παλαιότερης γενιάς (προϋποθέτοντας βέβαια ότι είναι σε γενικά καλή κατάσταση, γιατί ένα βελτιωμένο σύστημα εξαγωγής δεν θα κάνει θαύματα σε ένα χρέπι, μας πήραν χαμπάρι;). Τα συνεργεία μπορούν συνήθως να παραγγείλουν γνήσια ανταλλακτικά, αλλά υπάρχουν επίσης εναλλακτικές λύσεις από προμηθευτές ανταλλακτικών επιδόσεων (aftermarket) που συχνά βελτιώνουν τις επιδόσεις χωρίς να βλάψουν τις εκπομπές ρύπων. Οι aftermarket κατασκευαστές προσφέρουν μια ποικιλία συστημάτων που αλλάζουν τις επιδόσεις, αλλά και τον ήχο του αυτοκινήτου! Το κατάλληλο σύστημα μπορεί να βελτιώσει την απόκριση στο γκάζι (πόσο γρήγορα και ομαλά το αυτοκίνητο αντιδρά στην πίεση που ασκείται στο πεντάλ γκαζιού) και, ανάλογα με τον τύπο του αυτοκινήτου, μπορεί να αυξήσει και την ιπποδύναμη. Ιδιαίτερα τα υπερτροφοδοτούμενα μοντέλα μπορούν να αυξήσουν την απόδοσή τους ακόμα και 10% χρησιμοποιώντας ένα αποδοτικό, ολόσωμο σύστημα εξάτμισης. Μερικά συστήματα μπορούν ακόμη και να βελτιώσουν την οικονομία καυσίμου. Αυτό γίνεται διότι τα συστήματα αυτά παρουσιάζουν μικρότερη αντίσταση στη ροή των καυσαερίων. Εάν το μοτέρ μπορεί να …ξεφορτωθεί περισσότερο αέρα (που σημαίνει επίσης ότι μπορεί να πάρει περισσότερο αέρα), έχουμε αύξηση της ισχύος. Αλλά στο άλλο άκρο, ένα εντελώς ελεύθερο σύστημα θα είναι αντιπαραγωγικό. Τα aftermarket συστήματα έχουν σχεδιαστεί για να παρέχουν τη σωστή αντίστροφη πίεση (back-pressure), έτσι ώστε το μοτέρ να λειτουργεί με τη μέγιστη αποδοτικότητα.

Κλείνοντας, να πούμε ότι ένα καλό και αποδοτικό σύστημα εξαγωγής αντιπροσωπεύει μια σημαντική για τους περισσότερους επένδυση. Αν διαλέξετε με γνώση και σύνεση, θα κερδίσετε. Και όπως πάντα, προσοχή σε φθηνά και παραμυθένια προϊόντα και …μαγικά εξαρτήματα με κλιπ, μαγνήτες, στροβιλοποιητές κλπ. Δεν βοήθησαν ποτέ και πουθενά, το παραμύθι ποτέ δεν παίζει! Στην Ελλάδα ευτυχώς έχουμε αρκετά συνεργεία εξατμίσεων που κάνουν πραγματικά άριστη δουλειά σε aftermarket συστήματα εξαγωγής, εφάμιλλα των καλύτερων ξένων οίκων. 

Ξέρω… δεν μιλήσαμε για άλογα και σαλίγκαρους σήμερα και στραβομουτσουνιάσατε μερικοί, αλλά τι να κάνουμε, ρε παίδες, πρέπει να πιάνουμε και …ανιαρά θέματα κάπου-κάπου! Είμαστε και σε lockdown και τα ‘χουμε πάρει γενικώς, γι’ αυτό σκεφθείτε και το πιο τραγικό: ακόμα και τα ταβερνεία είναι κλειστά… Αααααχ, άτιμη κοινωνία!

 

Αρθρογράφος

 

Ποιο lockdown;

Ποιο lockdown;

Από σήμερα ισχύον τα αυστηρότερα μέτρα μετακίνησης, όμως η κίνηση που καταγράφηκε στο λεκανοπέδιο της Αττικής, μας δείχνει τελείως διαφορετικά νούμερα...