Widok poruszającego się w kłębach dymu, często dodatkowo w asyście huku silnika pojazdu odchodzi już na szczęście do lamusa. Co jest tego przyczyną, jakie niewidoczne elementy pojazdu wpływają na tę poprawę. Czym jest układ wydechowy i czemu służy w pojeździe?
W wyobrażeniu większości użytkowników pojazdów, układ wydechowy to jedynie umieszczona gdzieś pod spodem auta kombinacja rur i puszek wychodzących z silnika i kończących się koło tylnego zderzaka dymiącą końcówką. W codziennej eksploatacji troskę o wydech wymusza korozja, a gdy dojdzie do tego jazda poza terenem utwardzonym – niefortunny kontakt z podłożem. Tymczasem nowoczesny układ wydechowy jest zaawansowanym systemem mającym istotny wpływ na samochód i nie podlegającym już prostym naprawom za pomocą spawania jak to jeszcze kilka lat temu często miało miejsce.
Spawanie wypalonego tłumika mogło powierzchownie załatwiać kwestię uszkodzeń, lecz czyniło z urządzenia jedynie atrapę nie spełniającą żadnej istotnej funkcji do której zostało przeznaczone.
Przekonanie o tym, że układ wydechowy nie jest zbyt istotnym elementem, ciągnie się jeszcze z poprzednich dekad, kiedy rzeczywiście tworzyły go jedynie rury z paroma zgrubieniami w formie puszek. Funkcjonalność takich układów w zasadzie ograniczała się do w miarę cichego usuwania spalin z komory spalania a gdy przy okazji szczelność układu nie pozostawiała zapachów w kabinie pasażerskiej było to już wystarczającym by uznać układ za prawidłowy. Wraz z rosnącymi wymaganiami ekologicznymi układ wydechowy stawał się coraz bardziej zaawansowany technologicznie. Pojawiały się kolejne elementy i rosły obciążenia eksploatacyjne
Wciąż jednak wielu domorosłych tunerów próbuje usuwać we własnym zakresie poszczególne elementy układu wydechowego celem polepszenia osiągów pojazdu co często kończy się dla nich niestety dokładnie odwrotnych od zamierzonego efektem. Dodać do tego warto również to o czym niektórzy fani tuningu nie wiedzę – samo zamontowanie ozdobnej końcówki wydechu również nie sprawi, że samochód będzie poruszał się sprawniej choć oczywiście walory estetyczne tego typu przeróbek bywają pozytywne.
Pierwszym i niezmiernie ważnym dla całości elementem układu wydechowego jest kolektor. Jego zadaniem jest odbieranie gazów spalinowych bezpośrednio z kanałów wydechowych głowicy i odprowadzanie ich do kolejnych elementów wydechu. Gazy łączą się w kanałach kolektora i są przesyłane pojedynczą lub podwójną rurą. W tradycyjnej postaci kolektor jest elementem oddzielnym od głowicy. Wykonany jest on najczęściej w formie odlewu, ale może też być spawany z odcinków rur i złączek. Zaletą odlewanego, żeliwnego kolek tora jest prostota i niski koszt produkcji, wadą są niedopasowania wynikającego z nierówności odlewu. Nie ma to znaczenia przy tanich samochodach, jednak w droższych konstrukcjach stosuje się kolektory spawane. Pozwala to uzyskać znacznie równiejszy i gładszy przepływ gazów oraz dokładniejsze dopasowanie do siebie okien kanałów głowicy i kolektora.
Co chwila rosną wymagania stawiane pojazdom względem ekologii, jak i ekonomii co powoduje sięgnięcie po ostatnie rezerwy sprawności cieplnej turbodoładowanego silnika. Skraca się więc drogę spalin do turbiny. Da się to osiągnąć, integrując korpus turbiny z głowicą, czyli także z kolektorem. Powoduje to jednak duże obciążenia cieplne i mechaniczne tak rozbudowanego elementu. Od lat nie jest to jednak nowość bowiem tendencja do integrowania wielu części w jeden zespół od dawna dotyka praktycznie wszystkich elementów w samochodzie. Skutki dla producenta mogą być korzystne, natomiast dla użytkownika po pewnym czasie okażą się bardzo kosztowne. Podczas omawiania zagadnienia obiegu spalin w układzie turbosprężarki nie można zapomnieć o zaworze EGR. Rozszerza on układ wydechowy ponownie o głowicę, gdyż kieruje część spalin z powrotem do komór spalania. Układ EGR może być jeszcze wyposażony w wodną chłodniczkę spalin, co dodatkowo komplikuje silnik.
Kolejnym ważnym elementem układu wydechowego są katalizatory. Co prawda od lat nie są już żadnym novum w autach jednak wciąż wielu użytkowników nie docenia wagi jaką odgrywają w nowoczesnym pojeździe mechanicznym. Wciąż zdarza się słyszeć o ich usuwaniu przez użytkowników.
Katalizatory trójdrożne pozwalają zredukować szkodliwe tlenki azotu, węglowodory i tlenek węgla w drodze reakcji katalitycznej. Zjawisko to zachodzi na powierzchni pokrytej warstwą katalizatora. Dużą powierzchnię dla tych reakcji uzyskuje się, tworząc sporo równoległych kanałów w ceramicznym rdzeniu lub przez odpowiednie ukształtowanie metalowych powierzchni. Z tego względu rozróżnia się katalizatory ceramiczne i metalowe. Jeśli silnik jest sprawny, katalizator zużywa się naturalnie, ale każda usterka układu zasilania powoduje znaczny spadek skuteczności lub wręcz uszkodzenie. Katalizatorowi grozi przede wszystkim niewłaściwy skład mieszanki lub zalanie paliwem. W terenowej eksploatacji rdzeniom katalizatorów, szczególnie tym ceramicznym, grozi mechaniczne uszkodzenie lub szok termiczny wywołany zatopieniem.
Katalizatory, których potrafi być nawet kilka, to nie jedyne delikatne elementy układu wydechowego. Coraz częściej w pojazdach pojawiają się filtry cząstek stałych i co ważne a nie jest powszechnie znane, są obowiązkowe także w silnikach benzynowych. Wynika to ze stosowania jeszcze wyższych ciśnień wtrysku bezpośredniego i lepszego rozpylenia drobin paliwa, a więc i mniejszych cząstek stałych. Na ich drodze staje porowata struktura filtra DPF, która je gromadzi. Jej oczyszczenie dokonuje się w wyniku katalitycznego dopalania niekiedy wspomaganego dodatkowymi porcjami paliwa. Jest to kolejna komplikacja układu wydechowego, która na dodatek może poważnie utrudnić eksploatację o ile nie jest poprawna . Innym kłopotliwym dodatkiem jest układ katalitycznej redukcji tlenków azotu przy pomocy wodnego roztworu mocznika . Powiększa on układ wydechowy o kolejną „puszkę” oraz bardzo rozbudowany system przechowywania i wtrysku wodnego roztworu mocznika. Trzeba przy tym pamiętać, że jego właściwości sprawiają, że jest bardzo kłopotliwy – wymaga np. ogrzewania w zimie. Rygory sprawności tego układu są bardzo surowe, a ich zlekceważenie powoduje uruchomienie procedury trybu awaryjnego ze stopniowym zmniejszaniem osiągów aż do totalnego unieruchomienia
I tu docieramy do tego bez czego nie obędzie się już żadna konstrukcja nowoczesnego pojazdu z silnikiem spalinowym a więc elektroniki. Pojawia się ona coraz szerzej w układzie wydechowym.
Sterownik silnika nadzoruje jego pracę w oparciu o odczyty z czujników – w tym wielu z układu wydechowego. Pierwsze wprowadzono sondy lambda mierzące ilość tlenu w spalinach, co umożliwiało określenie odpowiedniego składu mieszanki palnej. Było to niezbędne do prawidłowej pracy katalizatorów. Pojawiły się one w odpowiedzi na wymagania dotyczące składu spalin, ale ich skuteczność była wystarczająca dopiero we współpracy z sondami. Także układy DPF i SCR do poprawnego działania wymagają odczytu czujników takich jak czujniki temperatury, ciśnienia czy tlenków azotu. Umiejscowienie czujników zazwyczaj jest niezbyt korzystne dla elektroniki.
W układzie wydechowym ważnym elementem i również wciąż udoskonalanym są izolacje termiczne i akustyczne wydechu. Służą one tak jak nam to sugerują ich nazwy ochronie pojazdu przed temperaturą układu wydechowego jak i mają za zadanie poprawiać akustykę pojazdu zwiększając komfort podróżowania samochodem.
I na koniec coś co dawniej było w zasadzie wyłącznym elementem układu wydechowego a więc tłumiki. Dawno nie są to już proste puszki a dodatkowo często podlegają tuningowi mogącemu znacząco zmienić osiągi samochodu . Możliwa jest zamiana fabrycznych rozwiązań na dostosowane do indywidualnych wymagań. Postępująca optymalizacja i skomplikowanie konstrukcji wydechu sprawia, że tylko naprawdę dobre zakłady są w stanie polepszyć osiągi pojazdu stosując wymiany wydechów. Inaczej będziemy mieli auto głośniejsze, ale często nie mocniejsze lecz słabsze.
Awarie układu wydechowego pomimo zwiększającego się stopnia jego skomplikowania są znacznie rzadsze niż miało to miejsce jeszcze choćby dwie dekady temu.
Poprawiono znacznie używane do tworzenia układów materiały często stosując metale nierdzewne.
Nawet laik jest w stanie rozpoznać zbliżające się problemy, po choćby zwiększonym poziomie hałasu czy też gdy już do awarii dojdzie po spalinach wydobywających się w miejscach rozszczelnienia układu.
Choć budowa układu wydechowego nie jest skomplikowana, to dość często dochodzi do jego uszkodzeń, w szczególności mechanicznych, co związane jest z ciągłym narażeniem na procesy rdzewienia i usterki. Naprawy przeważnie nie są drogie, ale ich zaniechanie może skutkować chociażby negatywnym wynikiem podczas okresowego przegląd
Adam Zajdlicz