Układ wydechowy – nie żyj na bakier z ekologią

Na przestrzeni ostatnich dwudziestu paru lat układ wydechowy przeszedł sporą rewolucję. Z prostych stalowych rur, mających jedynie usuwać spaliny i tłumić hałas, przeobraził się w zaawansowany układ, usuwający powyżej 90 % szkodliwych związków ze spalin. Dzięki temu, tak naprawdę nie musimy przesiadać się do ekologicznych samochodów elektrycznych. Wystarczy dbać o sprawność układu wydechowego.

Z tym jednak bywa różnie. Spora grupa kierowców, zamiast naprawiać, woli wycinać problematyczne elementy, tnąc w ten sposób wysokie koszty naprawy.

Na początek musimy bliżej przyjrzeć się układowi wydechowemu, co pozwoli lepiej poznać jego bolączki i skuteczniej im zapobiegać.

Układ wydechowy – funkcje, budowa i walka o czyste powietrze

Jakie zasadnicze funkcje pełni układ wydechowy w samochodzie?

• Usuwa z cylindrów produkty uboczne procesu spalania paliw, czyli spaliny
• Pozwala na sprawną pracę jednostki napędowej bez względu na jej obciążenie
• Odprowadza spaliny w taki sposób, aby kierowca i pasażerowie auta nie byli narażeni na ich wdychanie
• Zmniejsza hałas (choć są też fani pseudotuningu, którzy robią wszystko, żeby było odwrotnie)
• Oczyszcza spaliny zgodnie z normą emisji spalin, na jaką auto otrzymało homologację (Euro 1 – Euro 6). Przynajmniej takie jest założenie. Prawda bywa jednak odmienna, czego dowiodła na przykład afera Dieselgate.
• Minimalizuje promieniowanie cieplne spalin

We współczesnych autach osobowych montuje się jednoprzewodowy układ wydechowy – czyli mówiąc prościej, zbudowany na jednej rurze wydechowej. W autach sportowych, w samochodach terenowych i użytkowych, układy mogą być dwa (rozmieszczone symetrycznie) lub więcej. Wszystko zależy od wielkości silnika.

Wielbiciele ekologii z dumą podkreślają, że tylko samochody elektryczne nie posiadają układów wydechowych i nie emitują żadnych spalin.  Trzeba jednak pamiętać, że w ich przypadku układem wydechowym jest komin elektrowni, a szkodliwymi cząstkami stałymi albo tlenkami azotu – pył albo odpady radioaktywne. Zależnie od tego, w jakiej elektrowni powstaje prąd do ich zasilania. 

Spaliny aut z silnikami benzynowymi i wysokoprężnymi różnią się od siebie. Dlatego układy wydechowe, stosowane w tych autach, są od siebie różne.

Układ wydechowy w samochodzie z silnikiem benzynowym przez wiele lat był znacznie prostszy pod względem konstrukcji, niż układ stosowany w dieslach. Niestety, w ostatnich latach także i on stał się bardziej skomplikowany oraz droższy.

Spaliny benzyniaków składają się w głównej mierze z azotu (ok. 71 % objętości), dwutlenku węgla (ok. 18 %), pary wodnej (ok. 9 %), pozostałych składników nieszkodliwych (jak np. tlen) i składników szkodliwych, które zajmują do procenta objętości spalin. To przede wszystkim cząstki stałe (sadze, popioły – do 0,0005%), węglowodory, trujący tlenek węgla i toksyczne tlenki azotu (do 0,85%).

Jak zbudowany jest typowy układ wydechowy w przeciętnym, paroletnim benzyniaku?

• Kolektor wylotowy – zbiera spaliny z cylindrów i kieruje je do jednej rury wydechowej
• Krótka rura łącząca kolektor wylotowy z katalizatorem trójdrożnym
• Pierwsza sonda lambda – czujnik procentowej zawartości powietrza w spalinach, połączony z komputerem sterującym pracą silnika
• Katalizator trójdrożny – zachodzą w nim reakcje katalityczne, mające na celu utlenienie tlenków węgla i węglowodorów HC a także redukcję toksycznych tlenków azotu w tlen i azot
• Druga sonda lambda – tzw. korekcyjna
• Rura wydechowa, łącząca katalizator z tłumikiem środkowym
• Tłumik środkowy – ma za zadanie tłumienie hałasu spalin
• Rura wydechowa, łącząca tłumik środkowy z tłumikiem końcowym
• Tłumik końcowy
• Rura wydechowa, odprowadzająca spaliny z tłumika końcowego do atmosfery

W nowych autach układ może być bardziej skomplikowany. W jego składzie można znaleźć więcej niż jeden katalizator i dwie sondy lambda. W najnowszych, od 2018 roku montuje się też filtr cząstek stałych GPF (Gasoline Particulate Filter).

Spaliny ropniaków składają się w głównej mierze z azotu (ok. 76 - 78 % objętości), tlenu (2-18 %),

pary wodnej (do 4%), dwutlenku węgla (do 10 %), tlenków azotu (do 0,5%), węglowodorów (do 3%), aldehydów (do 0,009 %) i cząstek stałych (do 1,1 %).

Jak zbudowany jest typowy układ wydechowy w przeciętnym, paroletnim dieslu?

• Kolektor wylotowy – zbiera spaliny z cylindrów i kieruje je do jednej rury wydechowej
• Krótka rura łącząca kolektor wylotowy z katalizatorem
• Pierwsza sonda lambda – czujnik procentowej zawartości powietrza w spalinach, połączony z komputerem sterującym pracą silnika
• Katalizator utleniający - jego zadaniem jest maksymalne zmniejszenie ilości tlenków węgla, węglowodorów HC i cząstek stałych
• Filtr cząstek stałych – suchy DPF lub mokry FAP, jego zadaniem jest neutralizacja sadzy i popiołów, czyli tak zwanych cząstek stałych. Filtr wyposażony jest w sterownik, i dodatkowe czujniki (np. ciśnienia różnicowego). Filtr FAP posiada dodatkowo wtryskiwacz płynu katalitycznego, a także zbiornik z płynem, zamontowany pod autem, albo w okolicach bagażnika.
• Druga sonda lambda – tzw. korekcyjna
• Rura wydechowa, łącząca katalizator z tłumikiem środkowym
• Tłumik środkowy – ma za zadanie tłumienie hałasu spalin
• Rura wydechowa, łącząca tłumik środkowy z tłumikiem końcowym
• Tłumik końcowy
• Rura wydechowa, odprowadzająca spaliny z tłumika końcowego do atmosfery

W autach spełniających normę Euro 6, stosuje się dodatkowo układ selektywnej redukcji katalitycznej SCR (w samochodach, spełniających normę Euro 6), montowany za filtrem cząstek stałych. Składa się on z obudowy, mieszalnika, wtryskiwacza oraz zbiornika płynu AdBlue (najczęściej w okolicach bagażnika). Poza tym posiada swój sterownik i szereg czujników (temperatury, tlenków azotu itd.) Jego zadaniem jest redukcja toksycznych tlenków azotu do nieszkodliwych - tlenu i azotu.

Elementem wspólnym dla ropniaków i benzyniaków jest zawór recyrkulacji spalin EGR.  Jest on zamontowany pod maską silnika. W dużym uproszczeniu, jest to rura z zaworem elektromagnetycznym, łącząca układ dolotowy z wylotowym. Zawór jest sterowany przez komputer silnika. W sprzyjających warunkach, część spalin z powrotem trafia do układu dolotowego i do cylindrów. Po co? Pełnią tam rolę wypełniacza, zamiast tlenu, a do tego obniżają temperaturę spalania. W konsekwencji zmniejszają ilość toksycznych tlenków azotu.

Rury wydechowe produkowane są ze stali, odpornej na działanie wysokiej temperatury oraz ciśnienia. Kształty rur zależne są do konstrukcji auta.

Stosuje się też kilka rodzajów tłumików. Są to na przykład

• Tłumiki absorpcyjne – najczęściej wewnątrz tłumika znajduje się perforowana rura i wata tłumiąca
• Tłumiki refleksyjne – wykorzystują zjawiska odbicia fal dźwiękowych do ich tłumienia poprzez zastosowanie komór refleksyjnych i pochłaniających

Wszystkie elementy układu wydechowego muszą być szczelne. Cały układ wydechowy zamocowany jest na hakach gumowych i metalowych. Gdyby był zamocowany na sztywno, przekazywałby drgania silnika na nadwozie. Dodatkowo stosuje się osłony termiczne z blachy.

Typowe usterki układu wydechowego 

Jakie są typowe objawy awarii układu wydechowego?

• Bardzo silny hałas – powodem jest uszkodzenie tłumika albo przeżarcie dziury przez korozję w jednej z rur wydechowych
• Oberwanie się albo urwanie układu wydechowego – uszkodzenie wieszaków. Powodem może być korozja (zamocowań na elementach układu, wykonanych z metalu), albo zawadzenie o coś na drodze, zwłaszcza gruntowej.
• Woń spalin wewnątrz kabiny samochodu – atak korozji i dziura w układzie, nieszczelność spowodowana oderwaniem się części układu, zły montaż
• Zapalenie się kontrolki check engine i wprowadzenie silnika w tryb awaryjny – awaria sondy lambda, zapchanie katalizatora, zapchanie filtra cząstek stałych
• Grzechotanie – wykruszenie wkładu katalizatora, kwalifikuje go do wymiany na nowy
• Bardzo wysokie spalanie i spadek mocy silnika – awaria sondy lambda
• Przyduszanie silnika i spadek mocy – zapchany katalizator, trzeba zamontować nowy
• Zapalenie się kontrolki check engine i obniżenie mocy silnika – awaria układu SCR, brak płynu AdBlue w zbiorniku, uszkodzenie wtryskiwacza AdBlue, zamarznięcie płynu AdBlue, uszkodzenie pompy AdBlue, uszkodzenie czujnika azotu
• Zapalona kontrolka filtra DPF na desce rozdzielczej i spadek mocy – zapchanie filtra cząstek stałych DPF/FAP, brak płynu katalitycznego w filtrze FAP, mechaniczne uszkodzenie filtra, awaria któregoś z czujników filtra DPF
• Ataki korozji – widoczne naloty powstają głównie wtedy, gdy układ jest słabo zabezpieczony przez producenta, a do tego auto parkuje głównie na wilgotnym terenie (np. trawnik). Ataki korozji dotyczą przede wszystkim rur wydechowych. Przyjmuje się, że w niektórych autach mogą one wytrzymać zaledwie 5 lat lub 100 tys. km przebiegu. Ale są pojazdy, w których i po 200 tys. nic się nie dzieje.
• Gaśnięcie silnika, problemy z jego uruchomieniem, dławienie się, zapalona kontrolka check engine, spaliny w płynie chłodniczym, woń spalin w płynie chłodniczym – to problemy związane z niewłaściwym działaniem układu recyrkulacji spalin EGR.

Układ wydechowy musi być w pełni kompletny. Tylko wtedy jest to zgodne z homologacją auta, a sam samochód nie emituje zwiększonej ilości szkodliwych substancji.

Stan układu wydechowego ma ogromny wpływ na pracę silnika i na komfort jazdy.

Jak dbać o układ wydechowy?

Przede wszystkim trzeba go chronić przed korozją. Tutaj warto pamiętać o jego dokładnym spryskaniu wodą po zimie (oczywiście, kiedy ostygnie), aby oczyścić go z resztek soli drogowej. Warto też parkować auto na suchym gruncie, a nie na wilgotnej trawie.

Można stosować specjalne farby wysokotemperaturowe, które chronią poszczególne elementy układu (rury i tłumiki) przez korozją. Poza tym warto kontrolować stan zawieszeń. Kiedy jedno ulegnie uszkodzeniu, układ lada chwila się urwie.

Katalizatory oraz filtry cząstek stałych są najtrwalsze w tych autach, które dużo jeżdżą poza miastem. Należy też szybko usuwać awarie układów wtryskowych, które niszczą filtry cząstek stałych w dieslach oraz awarie układów zapłonowych w benzyniakach, powodujące nieodwracalne zniszczenie katalizatora.

Układ wydechowy – naprawa

Układ wydechowy można naprawiać na wiele sposobów. Wszystko zależy od uszkodzenia.

Uszkodzone elementy zawieszenia układu wymienia się na nowe. Najlepiej wszystkie, bo jeśli uszkodzeniu uległ jeden, to lada chwilą przestaną pracować kolejne.

Przerdzewiałe rury wymienia się na nowe, wstawiając odcinki o odpowiedniej średnicy i długości, które trzeba przyspawać. Naprawa jest prosta i niedroga. Mechanik demontuje układ wydechowy z zawieszeń, odpina wtyczki od sond lambda i innych elementów, a następnie wycina z niego pordzewiałe elementy i wstawia w ich miejsce nowe. Ile kosztuje taka naprawa? Zazwyczaj do 200 zł, wszystko zależy od uszkodzenia.

W niektórych firmach naprawia się też pordzewiałe tłumiki.  Można tez oczywiście zastosować nowy, najczęściej tłumik kosztuje od 150 do 400 zł.

Kompletne układy wydechowe do wielu modeli można kupić już za kilkaset złotych (rury plus tłumiki i mocowania)

A co z droższymi elementami układu wydechowego? Wielu kierowców obawia się ich awarii, bo w przypadku oryginalnych części, koszty idą w tysiące złotych (w przypadku katalizatorów i filtrów DPF).  Są na szczęście różnego rodzaju alternatywy.

• Sondy lambda zawsze wymienia się na nowe (więcej o sondach – tutaj).
• Zapchany katalizator można wymienić na katalizator uniwersalny (kosztuje od 200 do 400 zł, w zależności od modelu auta i normy Euro) co znacznie zmniejsza koszty naprawy.
• Zapchany filtr cząstek stałych można poddać czyszczeniu za pomocą specjalistycznego środka, albo wypalaniu w piecu indukcyjnym (takie czyszczenie kosztuje kilkaset zł).
• Układ recyrkulacji spalin EGR można oczyścić, jeśli uległ zabrudzeniu, co spowodowało zablokowanie zaworu. Często zawodzi też chłodnica. Tu jednak też najczęściej stosuje się nowy element. Cena – od kilkuset zł wzwyż.
• Problematyczny jest też układ SCR i tu niestety, nie ma żadnych alternatyw, a naprawy są bardzo drogie.

Warto pamiętać, że wszelakie „naprawy” polegające na usunięciu z auta filtrów cząstek stałych, katalizatorów albo zaworów EGR są zabronione przez prawo. Zgodnie z nim, diagnosta w trakcie okresowego badania nie powinien podpisać badania technicznego samochodowi, który ma niekompletny układ wydechowy. Diagnosta nie podpisze też badania, jeśli układ jest nieszczelny.

Zawsze w przypadku problemów z układem wydechowym, warto poszukać pomocy u niedrogiego specjalisty. Bez względu na to, czy korozja zaatakowała tłumik, zapchał się filtr cząstek stałych, czy też auto zaczęło pić jak smok ze względu na awarię sondy lambda – odpowiedni warsztat znaleźć w ciągu kilku chwil na Motointegrator.com