Hur bilavgassystem fungerar

1970-versionen av Clean Air Act gav EPA sin övergripande myndighet att reglera fordonsutsläpp. John Foxx / Stockbyte / Getty Images

Sanningen är att en enskild bils utsläpp är relativt låga jämfört med andra föroreningar. Men när hundratusentals människor vardera sitter i en bil och packar en motorväg till kapacitet, är de kumulativa effekterna enorma. När du sitter i en trafikstockning och stirrar på röken som kommer ut ur svårröret framför dig och reser dig för att gå med smog på himlen, tänk ett ögonblick på vad den röken är. Det kanske inte ser ut så mycket, men den röken har kommit långt sedan den pressades genom bilens motor bara några ögonblick innan.

Oro för våra bilarnas effekt på miljön är inget nytt. 1970-versionen av Clean Air Act gav EPA sin övergripande myndighet att reglera fordonsutsläpp. När teknologin avancerade krävde EPA strängare standarder. Och medan nya bilar är mycket renare än för 40 år sedan, tenderar folk att köra större avstånd och mycket oftare idag, vilket bidrar till mycket mer föroreningar. Clean Air Act omarbetades och ökade i omfattning 1977 och sedan 1990.

Biltillverkare och leverantörer av delar har varit tvungna att hålla jämna steg med dessa förändringar, och som ni kan föreställa er, har en bils avgassystem också fått utvecklas avsevärt.

Innehåll

1. Komponenter i ett avgasrör - Smokin 'Pipes
2. Andra avgaskomponenter - Headers, Hangers och mer
3. Utgångsvägen
4. Håll rören rena

Avgassystemet består huvudsakligen av rör i flera olika former, var och en utformad för att ansluta till varandra, och var och en utformad för att anpassa sig till en specifik del av bilens undersida. (Rören är ofta böjda för att svepa runt eller på annat sätt rymma andra närliggande komponenter i bilen, t.ex. axlarna.) Varje rör ansvarar för att flytta avgaserna mot ryggen, men många av segmenten är specialiserade. Med andra ord, från utsidan ser systemet helt enkelt ut som ett gäng anslutna rörsegment som går från motorrummet till den bakre stötfångaren, även om vissa tjänar ett ytterligare syfte när avgaserna rinner genom det specifika röret.

Till exempel kan Y-röret (som helt enkelt är ett Y-format rör) installeras så att änden med två öppningsbultar upp till två motsvarande öppningar i avgasgrenröret, som kombinerar motorns avfall för att gå igenom systemet. Eller, när det är installerat på baksidan av bilen, kan ett Y-rör hjälpa till att skapa ett dubbelt avgassystem med en bakrör på varje sida av bilen (för ett ofta eftertraktat sportigt utseende). Mellanledningar kan vara anslutna till ljuddämparen eller resonatorn, som är andra viktiga systemkomponenter (vi kommer till dessa på nästa sida). Balansrör, som finns i dubbla avgassystem, hjälper till att utjämna avgaspulserna som kör under förarens och passagerarsidorna i bilen. Luftspaltrör är specialkapslade rör som fungerar som en värmesköld och isolator genom att tillhandahålla ett extra lager för luftflöde. Och svansröret, som vanligtvis kikar ut under den bakre stötfångaren, har vanligtvis en större öppning och kan vara gjord av mer betydelsefull metall, för att ge utseendet till ett prestandaavgas som är ett vanligt inslag i avancerade bilar..

Även om det kan verka ineffektivt att ha massor av rör istället för bara ett, verkligen, alla dessa segment tjänar ett syfte. För det första är att böja rör är hårt arbete, och det är lättare att ansluta små vinklade segment till raka rör än att det är att forma ett långt, dyrt, tungt rör för att passa alla konturer i en bil. Avgassystemets komponenter slits också ut med jämna mellanrum (beroende naturligtvis på tillverkaren, dess material, körförhållanden och miljöfaktorer). Det är enklare och billigare att byta ut ett rostat segment av rör, ljuddämpare eller sliten katalysator än det skulle vara att installera ett helt nytt system.

Du kanske undrar hur alla dessa rör passar ihop. Nåväl, varandra överlappar varandra, medan andra är parade ända till slut; men inte utan lite hjälp.

Ljuddämparen är en annan viktig del av bilens avgassystem. Matthias Tunger / Bildbanken / Getty Images

Vi diskuterade först de olika rören, eftersom de är de mest synliga och vanligaste komponenterna i avgassystemet och för att de är överallt. Men avgassystemet börjar verkligen vid avgashuvudet (även känt som avgasgrenröret). Huvudet ser ut som en serie intilliggande rör fastna ihop (även om den ofta är gjord av tunga gjutna metall). Den samlar avgaserna direkt från motorn, så att den är utformad så att varje öppning passar ihop med en av motorns avgasportar, med flänsar som bildar en tät tätning för att förhindra att avgas tränger ut. Härifrån börjar avgaserna strömma genom de olika rören och andra komponenter.

Packningarna som sitter mellan varje rör spelar en mycket viktig roll. Det är svårt, om inte omöjligt, att bilda en felfri metall-till-metall-tätning, så packningar är inklämda mellan varje anslutning för att förhindra att de giftiga gaserna slipper för tidigt. De är tillverkade av fiber eller andra kraftiga, värmebeständiga material, som har precis tillräckligt med flexibilitet för att komprimera något när rören är fastklämda ihop. Detta hjälper till att bilda en tät tätning.

Ljuddämparen är en annan viktig del i avgassystemet. Det ser ut som en stor rund eller oval kammare (vanligtvis, men inte alltid, finns nära baksidan av bilen). Den kammaren har dock en mycket komplex design - den ansvarar för att tystna det mesta av motorns ljud, även om det måste låta avgaserna fortsätta flöda smidigt. En serie kammare och rör, fyllda med sten-, ull- eller syntetfibrer, absorberar och kontrollerar ljudet. Och det är inte allt - ljuddämparen måste vara rimligt resistent mot skador, korrosion och värmehållning. Resonatorn är en sekundär eller ersättande komponent för ljud eliminering, som används för att förstärka ljuddämparen, eller i de fall utrymmet är i högsta grad kan det till och med användas i stället för en ljuddämpare.

Katalytiska omvandlare, som blev vanliga på 1970-talet, är det primära och mest effektiva sättet att minska mängden gifter i bilens avgaser. Inners av en katalytisk omvandlare (eller "katt") är belagd med metaller. Olika typer av katalysatorer använder olika kombinationer av platina, palladium och rodium. Innan avgaserna når katten innehåller den en kraftig, giftig kombination av kolmonoxid, kväveoxid och kolväten. (När du tar din bil för sitt utsläppstest, är det de kemiska nivåerna som testas.) När dessa gifter kommer i kontakt med metallerna som täcker kattens insida sker en kemisk reaktion som gör avgaserna mindre skadliga . När avgaserna passerar katten bör nivån på kemikalier sänkas tillräckligt för att följa myndighetens bestämmelser.

Vi har redan pratat om packningar, men avgassystemet kräver andra grundläggande hårdvara. Flänsar tjänar i allmänhet samma syfte som packningar, men dessa är gjorda av metall (och är ibland formade direkt på änden av ett rör). Blandade klämmor och konsoler monterar avgasstyckena ihop och håller dem i fordonet, och avgashängare hänger bokstavligen rören från bilens underdel, med tillräckligt med styrka för att hålla dem på plats men också tillräckligt med flexibilitet för att motstå rörelser orsakade av körning. Och sist men inte minst är värmesköldarna: Metallplattor (ibland isolerade) som används som en extra barriär när varma avgasdelar är särskilt nära en annan del av bilen eller direkt under passagerarutrymmet.

Om en motor körde perfekt skulle den förbränna allt tillgängligt bränsle när det gick genom sina cykler och konvertera alla smutsiga bitar till en kraftkälla. Men rester finns som föroreningar eftersom en motor helt enkelt inte kan konstrueras för att köra perfekt - det finns alltför många variabler. En del mängd bränsle kommer alltid att förbli oförbränt eller delvis bränt, och dessa rester måste snabbt bearbetas ur fordonet, i form av avgas, för att göra plats för nästa cykel av motorns förbränning.

Som vi nämnde tidigare kommer avgasen först ut från motorn och kommer in i systemet genom avgasgrenröret. Därifrån reser den ner genom systemet genom sammankopplade rör tills det kommer ut genom svängröret, nära den bakre stötfångaren. Själva rören hjälper faktiskt till att kyla avgaserna, men de är mest ett sätt för avgaserna att resa till (och genom) katalysatorn och ljuddämparen.

Katten måste vara så nära motorn som möjligt, eftersom den inte är fullt funktionell förrän den stiger till driftstemperatur. I många fall placerar tillverkaren katten strax efter grenröret, så värme från motorn hjälper till att värma katten och snabbt få den till temp.

När gaserna passerar genom katten, som kommer att brinna av och ta bort upp till 90 procent av avgasens gifter, är nästa prioritet att filtrera motorns ljud [källa: Allen]. Ljuddämparen och resonatorn är vanligtvis belägen precis bortom katten. Det finns många variationer på denna kombination - vissa kommer att lugna avgaserna så mycket som möjligt, medan andra är specifikt inställda för aggressiva toner. Därifrån rör sig avgaserna igenom resten av rören tills det går ut ur bilen.

Med alla de kemikalier som virvlar runt, är det ganska en prestation att avgassystemet faktiskt fungerar så bra som det gör. Ett väl underhållet avgassystem ska pågå i två till tre år, men rören orsakar skador både inifrån och ut. På utsidan är de känsliga för vägförhållanden, till exempel påverkan från skräp och miljöfaktorer, som snö, is och vätsalt.

En mer betydande orsak till nedbrytning av avgassystemet är emellertid intern, och det kan inte ses förrän rören har korroderat med rost. Vi vet att när motorn förbrännar bränsle för att göra kraft, är biprodukter av denna process kvar - det är därför avgassystemet behövs. En av dessa biprodukter är sur fukt, och det är verkligen skadligt för metall. Tyvärr finns det verkligen inget sätt att hålla rörets insidor rena.

När ett avgasrör rotar igenom eller en anslutning lossnar uppstår en avgasläcka. En läcka syns nästan alltid omedelbart med ett högt, motbjudande ljud och eventuellt problem med körbarhet som en intermittent fluktuation i strömmen. Men tro det eller inte, det här är inte de verkliga problemen. Det blir lite mer allvarligt om läckan inträffar före den katalytiska omvandlaren, vilket innebär att avgaserna inte bearbetas ordentligt och att alla de heta kemikalierna smälter överallt i atmosfären. Det är alltid en bra idé att fixa läckor så snart som möjligt för att undvika att utsätta dig själv, dina passagerare och din omgivning för ofiltrerade avgaser.

Dessa kromutsläppstips lurar inte riktigt någon. Tomasz Pietryszek / Photodisc / Getty Images

Dieselmotorer, som ofta anklagas för oproportionerligt höga nivåer av giftiga utsläpp, kan finna att deras rykte räddas något av nya och förbättrade avgasfilter som påstår att minska utsläppen med cirka 25 procent, med den extra fördelen att öka bränsleekonomin. Flera biltillverkare med en historia av att erbjuda dieselmodeller har infört liknande system som kombinerar högdrivna katalysatorer med dieselpartikelfilter. Volkswagens BlueMotion turbodiesel-sortiment (säljs mest i Europa och Sydamerika) och Mercedes 'BlueTec-dieslar är två sådana exempel. I många fall använder dessa OEM-komponenter och bilmodeller viktminskning och andra effektiviseringstekniker för att förbättra den totala effektiviteten.

Förbättrad avgaseffektivitet är avgörande för att få ut mesta möjliga av din bil, och det finns till och med sätt att förbättra en äldre bil (förutsatt att den är i allmänt gott skick - ett prestandafödsystem fungerar inte underverk på en total jalopi). En mekaniker kan vanligtvis beställa identiska originaldelar, men det finns också alternativ från leverantörer av eftermarknadsprestanda som ofta ger bilen en ansiktslyftning (åtminstone lika mycket som bilens underdel kan ändå spridas upp). Det finns flera ofta nämnda fördelar med prestanda avgassystem. Eftermarknadstillverkare är väl medvetna om att hörselupplevelsen är avgörande för en trevlig körning, och det låter också närliggande förare veta att lite extra mynt spenderades också på bilen. De flesta tillverkare erbjuder en mängd olika system som varierar i ljud från en subtil halsighet till ett helt bröst. Ett bra avgaser efter eftermarknadsförmåga kan förbättra gasresponsen (hur snabbt och smidigt bilen reagerar på trycket som appliceras på gaspedalen) och ge en ökning av hästkraften. Vissa system kan till och med förbättra bränsleekonomin. Prestandaavgaserna kan ge detta kraftförstärkning eftersom de är mindre restriktiva än lageravgaserna. Om motorn kan trycka ut mer luft (vilket också betyder att den kan ta in mer luft) som hjälper motorn att göra mer kraft. Men till skillnad från vad du kanske tror, ​​kommer ett helt fritt flödande system att vara kontraproduktivt. Eftermarknadsutgångar är konstruerade för att ge precis rätt mängd mottryck så att motorn inte hamnar i undertoppen. Det är därför det är viktigt att välja en designad och optimerad för ditt specifika fordon. Och innan du rippar ut dina avgasrör, se till att det system du vill ha är giltigt och inte får din bil att misslyckas med sitt utsläppstest.

Förstå också att ett riktigt prestationsavgassystem inte kan ge avsevärda fördelar för en triviell investering. Se upp för billiga produkter som klämma på eller skruva på "prestanda" avgassystem komponenter eller avgas tips som påstår sig ge utseendet på ett system med full prestanda. De hjälper inte bilens körbarhet och de kan till och med hindra den genom att lägga till extra vikt och vindmotstånd. Och dessutom lurar de ljuva tips verkligen inte någon.

relaterade artiklar

• Hur ljuddämpare fungerar
• Hur bilmotorer fungerar
• Hur katalytiska omvandlare fungerar
• Hur dieselmotorer fungerar
• Hur fungerar avgaser för att förbättra motorns prestanda?

källor

• Abuelsamid, Sam. "Användbara bilprestanda-tillägg." Populär mekanik. (29 jan. 2012) http://www.popularmechanics.com/cars/how-to/products/performance-sapping-aftermarket-add-ons
• Allen, Mike. "Hur man installerar ett Cat-back avgassystem." Populär mekanik. 18 december 2009. (29 jan. 2012) http://www.popularmechanics.com/cars/how-to/main maintenance/4270747
• Dow Automotive Systems. "Automotive - Minska avgasutsläpp." (29 jan 2012) http://www.dowautomotive.com/capabilities/industry/automotive/reducing.htm
• Flowmaster. "Prestanda avgassystem." 2011. (29 jan. 2012) http://www.flowmastermufflers.com/index.php?cat=2
• Amerikanska miljöskyddsbyråns kontor för mobila källor. "Bilutsläpp - en översikt." Augusti 1994. (29 jan. 2012) http://www.epa.gov/otaq/consumer/05-autos.pdf
• Walker Exhaust. "Walker Exhaust 101." (29 jan. 2012) http://www.walkerexhaust.com/support/exhaust101/componentsAndDesign.asp