Kipufogó, a távozóban lévő alrendszer

Nem volt olyan rég, amikor a motorból távozó égéstermék elvezetésére szolgáló csövek az egyik alappillérét jelentették a személygépkocsik teljesítmény-növelésének. Néhány évig ez még így is marad, ám több mint valószínű, hogy ennek az alkatrészcsoportnak a napjai meg vannak számlálva.

Mindazonáltal amíg létezni fognak a belső égésű motorok, addig ez a látszólag elhanyagolható elem kulcsfontosságú szerepet tölt majd be a járművek működésében. Az alábbi cikkben ez a szerep kerül bemutatásra.

Kritériumok

Mind a benzin, mind pedig a dízelüzemű járműveknél jelentős hulladékhőt termelnek az égési folyamat során. Ennek egy jelentős része a kipufogón keresztül távozik, számos vegyület formájában.

A kipufogócsövet gondosan úgy kell megtervezni, hogy a gázok áramlása a lehető leggördülékenyebb legyen. Minél kisebb az ellenállása a rendszernek, annál kevesebb akadályba ütközik az áramló gáz, ezáltal növekszik a motor átöblítésének képessége – vagyis az erőforrás leadott teljesítménye is.

Mindemellett a biztonság is fontos tényező; a csőnek hőállónak kell lennie, és nem haladhat át vagy nem lehet közel olyan tárgyhoz, ami megéghet vagy hőtől megsérülhet.

Leömlő

A legtöbb sorozatgyártású motorban az leömlő egy olyan szerelvény, amely két vagy több henger kipufogógázát egy csőbe gyűjti össze. A raktáron gyártott autókban az leömlőcsövek gyakran öntöttvasból készülnek, és olyan anyagtakarékos tervezési jellemzőkkel rendelkezhetnek, mint például a legkevesebb fém felhasználása, a legkevesebb hely elfoglalása, vagy a legalacsonyabb gyártási költség. Ezek a tervezési korlátozások gyakran olyan kialakítást eredményeznek, amely költséghatékony, de nem végzi el a leghatékonyabb feladatot a gázok kiengedésére a motorból.

A hatékonyság hiánya általában a belső égésű motor és hengereinek természetéből adódóan jelentkezik. Mivel a hengerek különböző időpontokban gyújtanak, a kipufogógáz különböző időpontokban hagyja el őket, és előfordulhat, hogy az egyik hengerből kilépő gáz nyomáshullámai nem távoznak teljesen a kipufogórendszeren keresztül, amikor egy másik henger kerül sorra. Ez ellennyomást és korlátozást hoz létre a motor kipufogórendszerében, ami elfedheti a motor valódi teljesítményét.

A motor teljesítményének növelésének általános módszere a továbbfejlesztett leömlők használata. A megnövekedett teljesítmény oka gyakran a csövek nagyobb keresztmetszete (a kipufogógázok ellenállásának csökkentése) és/vagy a csőhosszak olyan kialakításának köszönhető, hogy a nyomáshullám segíti a kipufogógáz-elvezetést. A soros négyes motorok és a V8-as motorok kipufogócsonkjai általában vagy 4-2-1-es kialakításúak (ahol a négy cső két részre egyesül, majd ezt a két cső külön-külön egyesítik eggyé), vagy 4-1-es kialakításúak (ahol a négy cső közvetlenül egyesül).

A leömlőket általában utángyártó cégek gyártják, de néha megvásárolhatók az autókereskedések nagy teljesítményű alkatrészosztályaitól.

Katalizátor

Az autó katalizátorának fő célja a szénhidrogének, szén-monoxid és nitrogén-oxidok légkörbe történő káros kibocsátásának csökkentése. Úgy működnek, hogy a szennyezett kipufogógáz-komponenseket vízzé és szén-dioxiddá alakítják. Létezik egy kapcsolási hőmérséklet, amelytől kezdve a katalizátorok hatékonyak és megfelelően működnek.

A katalizátorok ellennyomást okozhatnak, ha nem a szükséges áramlási sebességre vannak tervezve, vagy ha eltömődtek. Ilyen helyzetekben a katalizátor korszerűsítése vagy eltávolítása növelheti a teljesítményt magas fordulatszámon. A katalizátor azonban a jármű károsanyag-kibocsátáscsökkentő rendszerének kulcseleme, ezért egy nem szabványos termék forgalomképtelenné teheti a járművet.

Kipufogócső

A kipufogórendszer egyes alkatrészeit összekötő csöveket kipufogócsőnek nevezzük. Ha az átmérő túl kicsi, a teljesítmény nagy fordulatszámon csökken. A túl nagy átmérő csökkentheti a nyomatékot alacsony fordulatszámon, és a kipufogócső közelebb kerülhet a talajhoz, ami növeli annak a kockázatát, hogy az autó mozgása közben leütődik és megsérül.

A két kipufogócsővel felszerelt autókon gyakran keresztcsövet használnak a két cső összekapcsolására. A keresztcsövek általános kialakítása a merőleges cső („H-cső”, formájukból adódóan) vagy a szögletes csövek, amelyek átlósan egyesülnek és elválnak („X-cső”).

Kipufogódob, hangtompító

Az eredeti hangtompítók általában csökkentik a kipufogócső zajszintjét azáltal, hogy visszaverik a hanghullámokat a kipufogó hátuljáról, elejéről és oldaláról. Úgy tervezték őket, hogy megfeleljenek a kormányrendelet által megkövetelt maximálisan megengedhető zajszintnek, azonban egyes eredeti berendezésű hangtompítók jelentős ellennyomásforrást jelentenek.

A palack hangtompítók (más néven “ágyúk” vagy “hotdogok”) olyan egyenes kialakítású hangtompítók, amelyek egy belső perforált csőből, egy külső tömör csőből és a két cső közötti üvegszálas hangszigetelésből állnak. Gyakran kisebb az ellennyomásuk, mint az eredeti kipufogódoboké, de nem hatékonyak a zajszint csökkentésében. A hangtompítók másik elterjedt típusa a kamrás hangtompító, amely a tágulási kamra üregében koncentrikus vagy excentrikus csövek sorozatából áll. Ezek a csövek lehetővé teszik a hang bejutását, és a hanghullámokat visszaverik a cső zárt, lapos végeiről. Ezek a visszaverődések részben kioltják egymást, csökkentve a hangszintet.

A rezonátorok olyan csőszakaszok, amelyek nagyobb átmérőre tágulnak, és lehetővé teszik a hanghullámok visszaverődését a falakról és kioltják, ezáltal csökkentik a zajszintet. A rezonátorok használhatók hangtompítók belsejében, vagy a kipufogórendszer különálló elemeiként is.

Teherautóknál előfordul, hogy a hangtompító keresztben van a fülke eleje alatt, és a kipufogócsöve oldalra fúj (jobb oldalt, ha bal oldalon vezet, bal oldalt, ha jobb oldalon van a volán). A személygépkocsi azon oldala, amelyen a kipufogó a hátsó lökhárító alatt kilép, általában azt a piacot jelzi, amelyre a járművet tervezték, azaz a japán (és néhány régebbi brit) járműnek jobb oldali kipufogója van, így azokban az országokban vannak a legtávolabb a járdaszegélytől, ahol a bal oldalon haladjon, míg az európai járművek kipufogói a bal oldalon vannak.

A kipufogócső végső hosszának vége, ahol az a szabadba távoznak a gázok, általában a kipufogórendszer alkatrészének egyetlen látható része a járműben, gyakran csak egyenes vagy ferde vágással végződik, de tartalmazhat egy díszes kipufogócsonkot is. Gyakran nagyobb csőből áll, mint a kipufogórendszer többi része. Ez végső nyomáscsökkenést eredményez, és néha az autó megjelenésének javítására szolgál.