exhaust 01

در خودرو ، سیستم اگزوز یا خروج دود ، از منیفولد خروج دود که بر روی بلوک سیلندر بسته می شود ، شروع شده و تا عقب خودرو ادامه پیدا میکند. وظیفه این سیستم ، هدایت گازهای خروجی از سیلندر ( که در واقع محصولات احتراق می باشند ) به عقب خودرو می باشد ، البته سیستم اگزوز خودروهای امروزی ، علاوه بر هدایت این گازها ، آلودگی زیست محیطی این گازها ، و آلودگی صوتی ناشی از خروج این گازها را تا حد امکان کاهش می دهد ، برای این منظور ، در مسیر لوله های اگزوز ، قطعاتی نصب می کنند که هر یک از این قطعات ، وظیفه مربوط به خود را دارد.

در شکل زیر یک نمونه از سیستم اگزوز ، نشان داده شده است.

exhaust 02

در ادامه ، تک تک این قطعات و وظیفه هر کدام را تشریح می کنیم.

منیفولد خروج دود : این قطعه ، بر روی بلوک سیلندر در سمت خروج دود سیلندرها قرار گرفته و گازهای خروجی از سوپاپ دود سیلندرها را به سمت لوله های اگزوز ، راهنمایی می کند. در شکل زیر یک نمونه منیفولد خروج دود خودروی چهار سیلندر را میبینید.

exhaust 03

مشکل اصلی منیفولدهای خروجی دود ، ایجاد ازدهام دود ، در خروجی منیفولد می باشد یعنی فضای کافی به دودها جهت خروج نمی دهد ، توضیح اینکه دود هر سیلندر با فشار ، سرعت و دمای بسیار زیاد از سیلندر خارج می شود ، هرچقدر فضای بازتری برای خروجش مهیا باشد ، بهتر و کامل تر ، از سیلندر خارج شده و خروج کامل تر دود ، فضای احتراق داخل سیلندر را برای مکش بهتر هوا مهیا می کند و هرچقدر مکش بهتر باشد ، هوای بیشتری به سیلندر وارد شده و احتراق بهتری صورت می گیرد ، احتراق بهتر به معنای قدرت و کشش بهتر موتور می شود. پس برای عملکرد بهتر موتور ، باید تا حد امکان ، خروج دود از سیلندر راحت تر شود.

برای جلوگیری از ازدهام دود ، باید به جای استفاده از منیفولد خروج دود ، از هدرز استفاده کنیم. هدرز وظیفه منیفولد یعنی ترکیب و هدایت دود به لوله های اگزوز را انجام می دهد و همچنین با ایجاد فضای اختصاصی بیشتر برای هر سیلندر ، مانع ازدهام دودها در خروجی هدرز می شود ( بر خلاف منیفولد ) و خروج دودها را راحت تر می کند.

در واقع ، هدرز ، یک نوع منیفولد ارتقا یافته و بهینه می باشد. در شکل زیر یک نمونه هدرز را مشاهده می کنید.

exhaust 04

همانطور که مشاهده می کنید ، هدرز باعث می شود ، دودهای سیلندرها دیرتر ترکیب شده و در نتیجه عدم ازدهام دودها در خروجی هدرز ، دودها راحت تر خارج شده و عملکرد موتور بهتر می شود. اما هدرز نشان داده شده فضای بسیار زیادی را اشغال می کند و البته تولید آن سخت تر از منیفولد بوده و هزینه بیشتری در بر دارد.

در شکل زیر تفاوت فضای اشغال شده توسط یک هدرز و منیفولد خروج دود را مشاهده می کنید.

exhaust 05

برای حل مشکل اشغال فضای زیاد ، بعضا هدرزها را به شکل زیر می سازند ، در این مدل هدرزها ، لوله ها ، به صورت پیچ و خم دار ، به صورتی فشرده قرار می گیرند تا فضای طولی کمتری اشغال شود ، اگرچه فضای کلی اشغال شده در این هدرزها نسبت به هدرزهای ساده تغییر چندانی نکرده ولی آن چیزی که در خودروها معمولا اهمیت بیشتری دارد ، اشغال فضای طولی کمتر می باشد. (البته ممکن است در خودرویی ، عکس این قضیه صدق کند که در آن صورت از هدرز معمولی نشان داده شده در شکل بالا استفاده می شود.)

exhaust 06

در شکل زیر برابر بودن فاصله و فضای اشغال شده طولی ( نه حجمی ) منیفولد و هدرز پیچیده شده را مشاهده می کنید.

exhaust 07

به طور کلی هدرز ( ساده و پیچیده شده ) هزینه ساخت بالاتری نسبت به منیفولد خروج دود دارد و به همین علت است که استفاده از منیفولد ، کماکان ادامه دارد. به هر حال پس از آنکه هدرز یا منیفولد ، دودها را به لوله اگزوز رسانید ، معمولا اولین قطعه ای که در راه لوله اگزوز قرار می گیرد ، مبدل کاتالیتیک می باشد.

در شکل زیر ، یک نمونه مبدل کاتالیتیک که معمولا کاتالیسور نامیده می شود را مشاهده می کنید.

exhaust 08

داخل کاتالیسور ، چند ردیف توری فلزی قرار دارد که این توری ها از آلیاژ چند فلز خاص ساخته شده اند. وظیفه این توری ها ، تبدیل ترکیبات مضر گازهای ورودی به کاتالیست ، به ترکیبات غیر مضر و سالم می باشد ، برای این منظور ، باید دمای کاتالیسور باید بین 400 تا 600 درجه سانتیگراد باشد ، بنابراین پس از روشن کردن خودرو ، کاتالیسور باید گرم شود تا به کار می افتد. کاتالیسورهای سالم معمولا بیش از 90 درصد آلاینده های شیمیایی موجود در گازهای خروجی اگزوز را به گازهای سالم و غیرمضر تبدیل می کنند. در شکل زیر ، داخل یک کاتالیسور نو و استفاده نشده را مشاهده می کنید.

exhaust 09

همانگونه که در شکل بالا مشاهده کردید ، قطعه ای قبل از کاتالیسور در داخل لوله اگزوز ، قرار دارد که به انتهای آن ، سیم و سوکت وصل می باشد ، نام این قطعه ، سنسور اکسیژن می باشد ، در خودروها ، این قطعه قبل از کاتالیسور در داخل لوله اگزوز قرار می گیرد و با اندازه گیری مقدار اکسیژن موجود در دودهای خروجی از سیلندر ، اطلاعات به دست آمده را به کامپیوتر خودرو ارسال می کند و کامپیوتر خودرو با محاسبه و تنظیم سایر عملگرهای خودرو ، بهترین عملکرد را برای کار موتور خودرو ایجاد می کند.در شکل زیر ، یک نمونه سنسور اکسیژن را می بینید.

exhaust 10

نکته : در بعضی خودروها از دو سنسور اکسیژن استفاده می شود ، یکی قبل و دیگری بعد از کاتالیسور ، وظیفه سنسور شماره یک ، که قبل کاتالیسور نصب می شود ، تشریح شد ، وظیفه سنسور شماره دو ، که بعد از کاتالیسور قرار می گیرد ، محاسبه آلاینده های باقی مانده گازهای خروجی از کاتالیسور می باشد ، شکل زیر را ببینید.

exhaust 11

کامپیوتر خودرو ، می تواند با مقایسه اطلاعات به دست آمده از این دو سنسور ، سالم یا ناسالم بودن کاتالیسور خودرو را تشخیص دهد و در صورت لزوم به راننده ، جهت تعویض کاتالیسور هشدار دهد.در شکل زیر کاتالیسور با لکه های سبز ، سنسور شماره 1 ( قبل کاتالیسور ) با فلش زرد رنگ و سنسور شماره 2 ( بعد کاتالیسور ) با فلش قرمز رنگ نشان داده شده اند.

exhaust 12

تا این مرحله ، سیستم اگزوز ، همزمان با هدایت دود به انتهای خودرو ، وظیفه حذف آلاینده های شیمیایی و ارسال اطلاعات در رابطه با گازهای خروجی به کامپیوتر خودرو را انجام داد. معمولا تا این مرحله از سیستم خروج دود در همه خودروها مشترک است ولی از اینجا به بعد که سعی در کاهش آلودگی صوتی دودهای خروجی خودرو می باشد ، تفاوت های فراوانی می بینیم. یعنی هر خودرو و کارخانه خودروسازی شیوه ای خاص برای این منظور در نظر گرفته است. البته قطعه یا قطعاتی که برای کاهش صدا استفاده می شوند مشترک می باشند ولی ترکیب و استفاده ، از این قطعات در هر خودرو ، فرق می کند.

به طور کلی دو قطعه برای کاهش صدا استفاده می شود.

1- رزوناتور ( منبع اگزوز کوچک یا در ایران ، منبع وسط هم نامیده می شود)

2- موفلر ( یا همان منبع اگزوز)

این دو قطعه اگر چه شکل ظاهر و درون آنها بسیار ساده است ، ولی عملکردی پیچیده ، دقیق و حساب شده دارند و برای هر خودرو اختصاصا طراحی می شوند.در شکل زیر ، یک نمونه رزوناتور را مشاهده می کنید.

exhaust 14

داخل رزوناتور به گونه ای طراحی شده تا صدای هوای و دود عبوری از خود را بگیرد. در شکل زیر ، داخل یک نمونه رزوناتور ساده را مشاهده می کنید.

exhaust 15

همانطور که میبینید ، داخل رزوناتور ، لوله ای توری مانند و سوراخ دار وجود دارد و اطراف این لوله را با الیاف نسوز پر کرده اند ولی ممکن است داخل رزوناتور را به جای یک لوله سوراخدار ساده به شکلی پیچیده تر و بهینه تر نیز طراحی کنند. در شکل زیر ، چند تصویر از داخل رزوناتورهای مختلف را مشاهده می کنید.

exhaust 16

2- منبع اگزوز : علاوه بر رزوناتور ، از منبع اگزوز نیز کمک می گیرند ، در شکل زیر ، یک منبع اکزوز مشاهده می کنید.

exhaust 17

در شکل زیر ، داخل یک منبع اگزوز استفاده شده را مشاهده می کنید. ساختار محفظه ها و لوله های آن به گونه ای طراحی شده که صدا را تا حد امکان خفه کند.

exhaust 18

گاهی اوقات منبع اگزوزهای ماشین های اسپرت به گونه ای ساخته می شوند تا مقداری از صدای خروج دود را پخش کنند و حس خوبی را به راننده القا کنند ، ساختار درونی این منبع اگزوزها کلا فرق می کند ، در شکل زیر ، برشی از یک نمونه منبع اگزوزه ماشین های اسپرت را مشاهده می کنید.

exhaust 19

اکنون به نحوه استفاده از رزوناتور و منبع اگزوز می پردازیم. در ساده ترین حالت ، یک عدد رزوناتور و یک عدد منبع اگزوز قرار می دهند. مانند شکل زیر.

exhaust 13

ممکن است در خودرویی ، ابتدا منبع اگزوز باشد سپس رزوناتور!!!

در بعضی از خودروها مخصوصا خودروهایی که تعداد سیلندرشان زیاد باشد ، برای خروج راحت تر دود از سیلندر و در نتیجه افزایش قدرت خودرو ، از دو عدد لوله اگزوز استفاده می کنند. در شکل زیر ، یک جفت لوله اگزوز ، که در دو طرف بلوک سیلندر یک خودرو شش سیلندر خورجینی قرار می گیرند را مشاهده می کنید.

exhaust 20

در شکل زیر خودرویی را مشاهده می کنید که دارای دو عدد لوله اگزوز و دو عدد منبع اگزوز می باشد.

exhaust 22

در بعضی اوقات برای خروج بهتر دود ، دو عدد خروجی در هر منبع اگزوز قرار می دهند. در شکل زیر مشاهده می کنید.( البته با رعایت محاسبات و طراحی اولیه کلیه سیستم اگزوز توسط کارخانه ، برای مثال شما نمی توانید در منبع اگزوز یک خودرو ، یک سوراخ اضافی ایجاد کنید ، چون این کار ، محاسبات طراحی شده برای منبع اگزوز آن خودرو را به هم میریزد و علاوه بر  آلودگی صوتی ، می تواند باعث درست کار نکردن کاتالیزور ، آلودگی شیمیایی و حتی افزایش مصرف سوخت و ... شود.)

exhaust 21

بعضی از خودروها ، برای خروج هرچه بهتر دود ، دارای چهار عدد لوله اگزوز می باشند.مانند شکل زیر.

exhaust 23

سیستم های طراحی شده برای اگزوز خودرو ، روز به روز پیشرفت می کند. در این پیشرفت ها سعی بر آنست که علاوه بر خروج راحت تر دود و افزایش قدرت و کشش موتور خودرو ، آلودگی صوتی را به حداقل برسانند. به همین دلیل در هر خودرویی ممکن است سیستم های پیچیده لوله های اگزوز به همراه تعدادی رزوناتور و منبع اگزوز ، استفاده شود.

exhaust 24

بالا
پایین