Ispušni sistem se često nalazi pri dnu spiska automobilskih dijelova kojima iole redovno poklanjamo pažnju i zato vrlo često previđamo probleme ili odlažemo njegov popravak. Pogađate već da to nikako ne može biti dobra ideja.
Ispušni sistem automobila (sistem ispušnih plinova), kolokvijalno nazvan auspuh (od iskvarenog prevoda njemačke riječi Auspuff) ima nekoliko veoma važnih uloga. Najvažnije su svakako odvođenje otrovnih plinova koji nastaju prilikom sagorijevanja goriva u motoru s unutrašnjim sagorijevanjem, njihovo hlađenje, kao i prigušivanja buke motora.
Ispušni sistem funkcionira kao sistem sačinjeno od nekoliko povezanih komponenti koje sakupljaju ispušne plinove iz cilindara motora i uklanjaju štetne materije dok istovremeno amortiziraju zvučne valove (buku) i ispuštaju ispušne plinove dalje od vozila, odnosno od vozača i putnika. Vozilo s neispravnim ispušnim sistemom pokazivat će probleme kao što su povećana potrošnja goriva, pojava šumova i drugih zvukova iz ispušne cijevi, nagomilavanje opasnih plinova u putničkom prostoru, pojava neprijatnog mirisa (npr. miris pokvarenih jaja) itd.
Kako funkcionira ispušni sistem automobila
Motori s unutrašnjim sagorijevanjem proizvode snagu koristeći energiju nastalu sagorijevanjem visokokaloričnog goriva. To se odvija kroz serije malih, kontroliranih eksplozija koje stvaraju pritisak kojim se pokreću klipovi motora. Kao sporedan efekt sagorijevanja pojavljuju se različiti plinovi i buka. Plinovi koji nastaju kao nusproizvod uključuju ugljen-dioksid, vodenu paru, sumpor-dioksid, ugljen-monoksid, azotne okside, različite čestice i plinovite ugljikovodike među kojim su i policiklični aromatični ugljikovodici. Mnogi od tih plinova ubrajaju se u otrove koji direktno utiču na zdravlje i u određenim okolnostima mogu imati i smrtonosne posljedice.
Da bi se spriječilo da otrovni plinovi dospiju u kabinu gdje ih ljudi mogu udahnuti, oni se moraju usmjeriti do najudaljenijeg dijela vozila i odatle ispustiti u atmosferu, gdje će se razrijediti do koncentracija koje nisu neposredno opasne po zdravlje. To je primarna funkcija ispušnog sistema automobila. Pored toga, neprestane eksplozije unutar motora proizvode i zagađenje bukom, koje također negativno utiče na psihofizičko stanje ljudi (svaki pojedinačni takt motora bi bio glasan kao eksplozija gume točka). Savremeni ispušni sistemi automobila dizajnirani su tako da riješe sve te probleme.
Video: Za detaljnu demonstraciju funkcioniranja ispušnog sistema automobila, pogledajte YouTube video s portala Automotive Basics..
Funkcije i dijelovi ispušnog sistema automobila
Ispušni sistem automobila ima tri osnovne funkcije:
- Usmjeravanje ispušnih plinova iz motora ka stražnjem dijelu vozila,
- Smanjenje emisije toksičnih hemikalija u isparenjima,
- Smanjenje buke izazvane eksplozijama koje se javljaju tokom procesa sagorijevanja goriva.
Sistem ispušnih plinova sastoji se od više komora i cijevi koje se protežu od motora do ispušne cijevi na stražnjem dijelu vozila, ukupnom dužinom od otprilike tri metra. Većina ima četiri glavna dijela: ispušnu granu, katalizator (katalitički konvertor), cijevi i lonac (prigušivač). Sistem počinje ispušnom granom, koja je povezana s motorom i obavlja početni posao prikupljanja ispušnih plinova iz motora. Nakon toga, ispušnih plinovi prolaze kroz katalitički pretvarač (katalizator). Taj dio sistema se zagrijeva do veoma visokih temperatura i pomaže da se dovrši sagorijevanje goriva koje nije sagorjelo u motoru. Nakon toga, ispušni plin prolazi kroz ispušni lonac (prigušivač), jedan ili više njih, te se izbacuje iz ispušne cijevi u atmosferu.
Pored ta četiri ključna dijela funkcionalnog auspuha, tu je još mnogo drugih dijelova s veoma važnim ulogama. Senzori kisika (lambda sonde) pomažu motoru da radi efikasno tako što mjeri nivo kisika u ispušnim plinovima i obavještavaju centralni računar koji potom po potrebi modificira kvalitet smjese goriva. Pored tih dijelova, tu su i različite cijevne spojnice, karbamid filter (smanjuje količinu štetnih plinova tako što ubrizgava vodeni rastvor uree - karbamida u katalizator), zglobovi i držači koji sve komponente drže na okupu. Kod dizelskih motora u jednačinu se uključuje i filter za dizelske čestice (DPF, Diesel Particulate Filter).
Svaki dio ima različitu namjenu, a da bi cijeli ispušni sistem ispravno funkcionirao, svi njegovi pojedinačni dijelovi moraju ispravno funkcionirati.
Ispušna grana
Ispušna grana ili ispušni kolektor usmjerava plinove iz svakog pojedinačnog cilindra motora ka ostatku ispušnog sistema. Taj dio osigurava da otrovni plinovi ne uđu u unutrašnjost vozila. Obično je napravljen od livenog gvožđa ili čelika i ima posebnu konstrukciju s krivinama koje povećavaju efikasnost prenošenja plinova. Kolektor ima pojedinačne cijevi na jednoj strani koje se spajaju u razvodnik ispuha i izlaze na drugu stranu kao jedna cijev.
Senzor kisika (O2 senzor ili lambda-sonda)
Zadatak senzora kisika je da mjeri količinu kisika u ispušnom sistemu, odnosno otpadnim plinovima. Na osnovu očitane vrijednosti kisika senzor šalje informacije računaru koji potom po potrebi dodaje ili smanjuje količinu goriva u mješavinu. Sama sonda je veličine prosječne svjećice, a na promjenu količine kisika reagira promjenom napona na električnom priključku. Uzgred budi rečeno, prvu lambda sondu namijenjenu automobilskim motorima predstavila je njemačka fabrika Robert Bosch GmbH 1976. godine, a prvi proizvođač koji ju je počeo ugrađivati bio je švedski Volvo.
Katalizator (katalitički pretvarač)
Kako mu ime kaže, taj dio koristi katalizatore, supstance kao što su platina, paladijum, rodijum ili neka hemikalija, koje čine da druge hemikalije međusobno reagiraju brže pri čemu ne mijenjaju vlastiti sastav. Procesi koji se tu odvijaju su oksido-redukcijske reakcije tokom kojih se štetni plinovi pretvaraju u bezopasne ili manje štetne proizvode, vodenu paru i ugljen-dioksid. (Oksidacijom se ugljen-monoksid pretvara u ugljen-dioksid, a ugljikovodici u ugljen-dioksid i vodu). To je, vjerovatno, najvažniji dio ispušnog sistema kojeg će mnogi vozači, kada dotraje, radije ukloniti nego zamijeniti. Međutim, ako je vaše vozilo prvobitno imalo ugrađen katalizator (obavezno se ugrađuje u vozila od 1986. godine), onda je po zakonu neophodno da ga ima uvijek i ako se ukloni, automobil neće proći tehnički pregled ili da barem ne bi trebalo proći.
Filter za dizelske čestice
U slučaju dizelskih motora, u priču o ispušnom sistemu ubacuje se i filter ispušnih čestica, komercijalno najčešće označen kao DPF (Diesel Particulate Filter). Koriste se kod dizelskih motora za uklanjanje čestica čađi. Nije zgoreg znati da će, prema dopunjenom Pravilniku o tehničkom pregledu vozila, počevši od ljeta 2023. godine, sva vozila u Srbiji morati imati ispravan katalizator, odnosno DPF filter, a ocjena tehničke ispravnosti će ovisiti o nivou štetnih materija u ispušnim plinovima.
Prigušivač ispušnog sistema (ispušni lonac)
Ispušni lonac, poznat i kao prigušivač, nalazi se blizu stražnjeg dijela ispušnog sistema i njegova uloga je da smanjuje buku i isparenja (ubrzava protok plinova). Pomoću perforiranih cijevi, ispušni lonac stvara suprotno usmjerene zvučne valove koji se međusobno poništavaju i tako smanjuju nivo buke; često se u njemu nalaze i materijali koji dobro apsorbiraju zvuk, čime se dodatno povećava efikasnost prigušivanja.
Rezonator
Slično ispušnom loncu, ova opcionalna komponenta mijenja kvalitet zvučnih vibracija iz motora i može se postaviti prije ili poslije prigušivača. Glavni zadatak rezonatora je da modificira zvuk tako što eliminira neprijatne frekvencije, a propušta zvuk koji prija vozačevom uhu. Osim toga, rezonator može poboljšati efikasnost protoka ispušnih plinova i, kao i dobro dizajniran prigušivač, doprinijeti boljim performansama motora i uštedi goriva.
Ispušne cijevi
Kao posljednji dio ispušnog sistema, ispušna cijev izlazi iz prigušivača i kod većine vozila se proteže pored stražnjeg branika. Na mnogim modernim automobilima služi i kao dekorativni element koji se često obrubljuje hromom.
Uobičajeni problemi s ispušnim sistemom
Kao što bi se očekivalo, kvarovi na dijelovima ispušnog sistema obično se otkrivaju čulima sluha i mirisa. Osim drugačijeg zvuka i neugodnih mirisa u kabini, nagli skok potrošnje goriva i pad performansi motora prilikom ubrzavanja također mogu ukazati na neku „bolest“ ispuha.
Postoje i neki znakovi upozorenja koji mogu ukazati na potencijalni problem s ispušnim sistemom, prigušivačem, katalizatorom ili ispušnom cijevi:
- Vibracije: ako automobil pojačano vibrira ili gubi snagu, to može biti uzrokovano neefikasnim odvođenjem ispušnih plinova.
- Lampica provjere motora: neispravan katalizator može uključiti lampicu „Check Engine“ i ukazati na problem sa sagorijevanjem.
- Zveckanje: neispravan katalizator može proizvoditi neprijatan zvuk zveckanja (kao da neko trese metalnu kutiju punu novčića).
- Glasni zvukovi koji dopiru s kraja vozila: veći nivo buke pri dodavanju „gasa“ baca sumnju na prigušivač ili ispušnu cijev.
- Veća potrošnja goriva: postoji mali milion razloga za tu pojavu, a neispravan ispušni sistem je jedan od njih.
Vizuelnim pregledom sistema najčešće se uočavaju oštećenja od hrđe, koja mogu biti toliko velika da dovedu do poremećaja čitave strukture ispušnog sistema (ispušna cijev može biti toliko oštećena ili korodirana da će se olabaviti i otpasti tokom vožnje). Čest prizor na dizalici su i olabavljeni nosači, oštećeni toplotni štitovi, deformirane ispušne cijevi (uslijed udarca o čvrstu prepreku ili udarnu rupu). Ako je to slučaj, trebali biste što prije servisirati ispušni sistem, jer nedostajući nosači ili labavi dijelovi mogu oštetiti druge skuplje dijelove. Treba znati da se korozija razvija brže ako vozilom uglavnom prelazite kratke relacije uslijed većeg nagomilavanja vode nastale kondenzacijom vodene pare koja nije isparila.
Uobičajeni problemi s ispušnom granom: uslijed ekstremnog pritiska i toplote formiraju se pukotine koje vremenom postaju male rupe. Kvar nosača uzrokuje dodatni pritisak na ispušni kolektor.
Uobičajeni problemi sa senzorom kisika: vremenom se troše i daju manje tačna mjerenja. Lampica upozorenja na instrument tabli signalizira kada je vrijeme za zamjenu.
Uobičajeni problemi s katalitičkim pretvaračem: začepljenje ili blokada dovodi do primjetnog nedostatka snage motora, pojačanog zagrijavanja poda kabine, miris pokvarenih jaja (sumporna jedinjenja).
Uobičajeni problemi s filterom za dizelske čestice: začepljenja se obično mogu riješiti servisiranjem filtera, rjeđe je potrebna kompletna zamjena. Filter se može pročistiti i tokom vožnje van grada, pod nešto većim brojem obrtaja.
Uobičajeni problemi s prigušivačem i ispušnim cijevima: deformacije i oštećenja uslijed udaraca i korozije. Vozilo će zvučati glasnije ili primjetno drugačije.
* * *
Na kraju, treba znati da znaci upozorenja istrošenog ili oštećenog ispušnog sistema nisu uvijek jasni te da mnogi početni kvarovi prolaze nezapaženo, sve dok ne uzrokuju veća i skuplja oštećenja. Zato stručnjaci preporučuju da se uz redovne servise vrše i provjere ispušnog sistema kako bi se osigurale optimalne performanse automobila, uključujući i ekonomičnu potrošnju goriva.
Koliko su štetni ispušni plinovi iz automobila?
Otpadni plinovi iz automobilskog motora mogu izazvati čitav niz zdravstvenih problema, od alergija i iritacije kože do srčanih bolesti i respiratornih problema. Dugotrajno ponovljeno izlaganje ispušnim plinovima dizela također može povećati rizik od raka pluća, što potvrđuje i Svjetska zdravstvena organizacija. Količina ispušnih plinova kojoj su ljudi izloženi varira, ali oni koji žive u gusto naseljenim urbanim područjima najviše su izloženi riziku od razvoja zdravstvenih problema povezanih sa zagađenjem.
Automobili emitiraju izuzetno toksičan koktel ispušnih plinova i čvrstih čestica:
Ugljen-dioksid (CO2) – gas staklene bašte, glavni faktor koji doprinosi klimatskim promjenama. U manjim koncentracijama nije neposredno toksičan za tkiva.
Ugljen-monoksid (CO) – nevidljivi plin koji nastaje kao rezultat nepotpunog sagorijevanja goriva i veoma je toksičan. Simptomi trovanja uključuju vrtoglavicu, slabost, glavobolju, povraćanje i gubitak svijesti. Ugljen-monoksid izaziva te efekte kroz vezivanje za hemoglobin (ima veći afinitet prema tom proteinu od kisika).
Azotni oksidi (NxOy) – oksidi azota nastaju u svakom procesu sagorijevanja, veoma su reaktivni i učestvuju u formiranju smoga kada dođu u kontakt s drugim hemikalijama u zraku. Azotni oksidi veoma iritiraju respiratorni sistem, prodiru duboko u plućno tkivo, izazivajući respiratorne bolesti, zviždanje, stezanje bronhija, pa čak i plućni edem pri visokim koncentracijama. Zabilježen je i negativni uticaj na imunološki sistem, uticaj na razvoj hronične bolesti pluća, kao i oštećenje čula mirisa.
Sumpor dioksid (SO2) – bezbojni plin koji miriše na spaljene šibice i prirodno se nalazi u sirovoj nafti. Pri sagorijevanju stvara kiseline, što dovodi do korozije motora i formiranja smoga u atmosferi. Glavni zdravstveni efekti povezani s udisanjem tog plina uključuju pojačano lučenje sluzi, bronhitis i bronhospazam (može prodrijeti duboko u pluća gdje se pretvara u bisulfit i izaziva sužavanje disajnih puteva). Ostali zdravstveni efekti obuhvataju oštećenje vida (suzenje i zamućenje rožnjače), kao i pogoršanje postojećih kardiovaskularnih bolesti.
Ugljikovodici (HC) – organska plinovita jedinjenja nastaju nepotpunim sagorijevanjem goriva. Oni također isparavaju iz rezervoara za gorivo i mlaznica na benzinskoj pumpi.
Benzen (C6H6) – prirodno se nalazi u benzinu i dizelu u veoma malim količinama i također se emitira iz ispušnih plinova kao nesagorjelo gorivo. Benzen je kancerogena supstanca.
Čestice – dizelski motori emitiraju čestice crne čađi i metala u zrak. Savremeni automobili su opremljeni filterima za dizelske čestice (DPF) koji sprečavaju izbacivanje tih štetnih čestica u atmosferu. Nekoliko epidemioloških studija je pokazalo da kratkotrajna i dugotrajna izloženost tim česticama (posebno onima manjeg promjera od PM2,5) do upale gornjih disajnih puteva, potom kardiovaskularnih oboljenja i povećane smrtnosti novorođenčadi. Pored tih efekata, respiratorna oboljenja i negativni efekti na imunološki sistem također se smatraju dugoročnim hroničnim ishodima.
