الزامات و نیازمندی های لوله اگزوز

همه کسانی که با اتومبیل و وسایل نقلیه ای که موتور احتراق داخلی دارند سروکار داشته اند، می دانند که یکی از شناخته شده ترین اجزای آنها مجموعه اگزوز است. این سیستم از جهات بسیاری اهمیت پیدا می کند، اما برای بسیاری از ما که حتی به صورت روزانه با خودرو در تماس هستیم و از آن استفاده می کنیم، این مسائل به درستی تعریف نشده است. در این مطلب تلاش می کنیم شما را با وظیفه، اجزا و در نهایت الزامات و نیازمندی هایی که این سیستم باید بتواند با آنها دست و پنجه نرم کند، بیشتر آشنا کنیم تا بهتر بتوانید اهمیت حضور آن در وسایل نقلیه را درک نمایید.

وظیفه سیستم اگزوز

زمانی که موتور احتراق داخلی آغاز به کار می کند، در داخل آن سوخت سوزانده می شود تا انرژی مورد نیاز برای رانش تولید شود. فرقی نمی کند با چه نوع سوختی روبرو باشید: بنزین، گازوئیل، گاز طبیعی و حتی جایگزین های زیستی همگی پس از سوختن، فرآورده هایی هم تولید می کنند. اکثر این فرآورده ها یا برای انسان مضر هستند یا برای عملکرد موتور، بنابراین باید سازوکار معینی برای تخلیه آنها از سیستم رانش در نظر گرفته شود. این سازوکار باید همچنین بتواند با این حقیقت کنار بیاید که تمام فرآورده های احتراق تحت دما و فشار سنگینی تولید می شوند و بنابراین در هنگام خروج از سیلندر، سرعت حرکت بالا و گرمای قابل توجهی دارند. این موضوع باعث شده است که طراحان طی سال های پس از تولید موتورهای احتراقی به دنبال یک سیستم کامل برای تخلیه فرآورده های احتراق باشند و این سیستم همان چیزی است که به نام اگزوز می شناسیم.

این سیستم را باید در کنار سیستم رانش و سیستم ترمز، یکی از سه جزء اساسی هر وسیله نقلیه مجهز به موتور احتراق داخلی دانست. در حالی که بدون سیستم رانش حرکت نخواهید داشت و بدون سیستم ترمز هم نمی توانید متوقف شوید، بدون سیستم اگزوز عمر عملیاتی و تداوم عملکرد دو سیستم دیگر مورد بحث قرار می گیرد. گازها و دوده تولیدی ناشی از سوختن بنزین و گازوئیل به راحتی می توانند دیواره داخلی سیلندرها را پر کنند و با این کار موتور دیگر نمی تواند به شکل موثر انرژی تولید کند. همچنین حضور دائمی گازهایی مثل اکسیدهای کربن، اکسیدهای نیتروژن، هیدروکربن های ریز و درشت و بخار آب که همگی حین احتراق تولید می شوند، می تواند آسیب شدیدی به اجزای داخلی خودرو وارد کند و سیستم ترمز هم از این آسیب در امان نیست. بنابراین حتماً لازم است که یک سیستم قابل اطمینان داشته باشیم که بتواند ما را از شر این تولیدات ناخواسته و مضر خلاص کند.

اما چه اجزایی در کنار هم جمع شده اند تا این سیستم شکل بگیرد؟

اجزای سیستم اگزوز

شاید بپرسید چرا صرفاً یک لوله از موتور تا انتهای اتومبیل برای انتقال محصولات احتراقی طراحی نشده است؟ این طرح در ابتدای امر امتحان شد، اما چند مشکل اساسی به وجود آمد. اول از همه، سرعت بالای حرکت این فرآورده های داغ باعث می شد که لوله صدای سوت مانند آزاردهنده ای تولید کند. دوم، بسیاری از فرآورده های تولیدی برای انسان و محیط زیست به شدت مضر هستند و باید تلاش شود تا حد امکان از ورود آنها به فضای بیرون جلوگیری گردد. در نهایت هم این نکته مطرح شد که صرف قرار دادن یک لوله قادر نیست همه تولیدات مضر را جمع کند و باید طراحی در این قسمت تغییر می کرد.

بر این اساس و با در نظر گرفتن این شرایط، به طور کلی پنج جزء اصلی برای این سیستم در نظر گرفته می شود، گرچه در برخی موارد خودروهای مسابقه ای یا سنگین ممکن است قطعات بیشتر یا کمتری هم داشته باشند:

•    منیفولد یا چندراهی

•    کاتالیزور

•    منبع

•    سر اگزوز

•    لوله ها

منیفولد که به نام چندراهی هم شناخته می شود، پس از فرآیند احتراق در سیلندرها به جمع کردن گازها و دود تولیدی می پردازد. این قسمت در موتورهای خطی در یک سمت و در موتورهای خورجینی یا V شکل در دو طرف بدنه موتور قرار می گیرد و طراحی آن به شکلی است که بتواند حداکثر میزان تولیدات موتور را به سرعت به داخل خود بمکد.

کاتالیزور که به نام کاتالیست هم شناخته می شود، قطعه کاهش دهنده گازهای الوده موتور است. این قطعه در پاسخ به مشکل زیست محیطی که مطرح کردیم طراحی شده است و تلاش می کند سطح آلایندگی را پایین بیاورد. کاتالیست هم برای عملکرد بهتر و هم برای فیلتر گازهای سمی کاربرد دارد و بلافاصله پس از منیفولد نصب می شود. جالب است بدانید که این قطعه فقط در دمای بالا کار می کند، پس نمی توان آن را چندان از موتور دور کرد.

منبع که برخی به آن صدا خفه کن هم می گویند، دارای مجموعه ای از لوله های سوراخ دار است که جریان گاز در حال خروج از موتور را آشفته می کند. در واقع این قسمت با پخش کردن گاز و دود در داخل خود و گرفتن سرعت آن، کاری می کند که صدای سوت مانند خروج گاز از خودرو کاهش پیدا کند. این قطعه را در برخی مدل های اسپرت این تجهیزات تعویض می کنند تا به جای گرفتن صدای خروج فرآورده ها و ساکت کردن آن، صدای غرش مانندی به وجود بیاورد که به خصوص برای جوانان جذابیت دارد.

سر اگزوز که گاهی با نام پخش کننده دود هم از آن یاد می شود، همان لوله ای است که پشت (یا کنار) وسایل نقلیه می بینید. وظیفه آن از این نظر مهم است که باید با سرعت هرچه تمام تر مواد دریافتی از موتور را به بیرون هدایت کند و به هیچ وجه نباید باعث تجمع آنها در پشت خودرو شود. اولویت آن بیرون ریزی گاز و دود با حداکثر سرعت است، اما در برخی مدل های اسپرت با تعویض این قسمت می تواند صدای خروج فرآورده ها را تقویت کرد.

در نهایت لوله اگزوز را داریم که توضیح ساده ای دارند. مسیرهای ارتباطی بین منیفولد، صدا خفه کن و سری اگزوز لوله های رابط نام دارند. این لوله ها اغلب از جنس های بسیار مقاومی طراحی شده و در برابر فرسایش و خوردگی دوام بالایی دارند، با این وجود اولین قطعه ای که در سیستم خروج گاز از موتور آسیب می بیند معمولاً لوله های رابط هستند. جنس آنها معمولا از فولاد ضدزنگ است که بسته به نظر تولیدکننده می تواند از گریدهای متفاوتی انتخاب شود.

حالا که با این سیستم و خصوصیات آن آشنا شدیم، وقت پرداختن به نیازمندی های این سیستم برای عملکرد صحیح رسیده است.

الزامات سیستم اگزوز

همان طور که گفتیم، این سیستم با لیست بلندبالایی از مواد مختلف سروکار دارد که اغلب با سرعت و دمای بالا در داخل آن حرکت می کنند. بسیاری از این مواد حتماً باید از سیستم خودرو خارج شوند: به عبارت دیگر باید از برنگشتن آنها به سمت موتور اطمینان حاصل شود. گازهایی مثل اکسیدهای کربن از این دسته هستند، چون علاوه بر اینکه این گازها برای انسان خطرناکند و می توانند به داخل کابین نشت پیدا کنند، اشتعال پذیر هم نیستند و در نتیجه حضور آنها در هوای موتور می تواند باعث خفگی سیلندرها و اختلال در فرآیند احتراق شود. همین موضوع را می توان در مورد دوده ای که در اثر سوزاندن سوخت خودرو تولید می شود مطرح کرد: برگشتن دوده به فضای داخلی موتور می تواند تبعات بسیار پرهزینه ای برای شما در درازمدت به همراه داشته باشد.

اما برخی از دیگر فرآورده های احتراق به خودی خود مضر نیستند، اما به جا ماندن آنها در داخل اتومبیل می تواند باعث دردسرهای ثانویه شود. بخار آب یکی از این مواد است که در هیچکدام از فرآیندهای داخلی موتور شرکت نمی کند، اما حضور آن می تواند زنگ زدگی اجزای فلزی را سرعت ببخشد و از عمر خودرو بکاهد. همچنین، پس از اینکه خودرو خاموش شد، این بخار آب در صورت سرد بودن محیط می تواند به مایع تبدیل شده و در محیط باقی بماند. پس از اینکه دوباره وسیله نقلیه را روشن می کنید، بسیاری از گازهای ناشی از احتراق با این آب ترکیب می شوند و می توانند اسید تولید کنند. گرچه میزان و قدرت این اسیدها چندان زیاد نیست، اما در درازمدت به وضوح باعث خوردگی شدید اتصالات این سیستم خواهد شد.

بحث ارتعاش و حرارت را هم نباید فراموش کرد. خودرو در هنگام فعالیت موتور می لرزد و این لرزش و ارتعاش به خصوص در اتصالات سیستم اگزوزتان حس می شود. از طرف دیگر فرآورده های احتراق بسیار داغ هستند و این موضوع را می توانید تنها با گرفتن دست خود در نزدیکی پخش کننده دود در انتهای خودرو متوجه شوید. پس هر متریالی که برای تولید این سیستم به کار می رود باید بتواند همزمان با لرزش و حرارت کنار بیاید، لرزش و حرارتی که به مدت طولانی و به صورت مستمر به آن وارد شده و بنابراین طیف وسیعی از محصولات با استحکام و مقاومت حرارتی پایین را نمی توان برای تولید این قسمت از اتومبیل استفاده کرد.

به طور کلی، مهمترین چالش هایی که سیستم اگزوز با آنها روبرو شده و باید بتواند آنها را از سر بگذراند عبارتند از:

•    حرارت بالای ناشی از عبور فرآورده های احتراق

•    ارتعاش مداوم و نسبتاً شدید اتومبیل به خاطر کارکرد موتور

•    مقاومت در برابر زنگ زدگی

•    مقاومت در برابر خوردگی

•    طراحی باید به گونه ای باشد که استخراج حداکثر میزان فرآورده های احتراق در حداقل زمان ممکن را تضمین کند

تمام این موارد در کنار یکدیگر باعث می شوند که ساخت این سیستم در یک خودروی امروزی کار آنقدرها آسانی هم نباشد. طبیعتاً زمانی که در این خصوص بیشتر مطالعه کنیم، با انبوهی از طرح ها، روش های ساخت و متریال های مورد بحث روبرو خواهید شد. اما پرداختن به این مسائل از حوصله این مطلب خارج بوده و می طلبد که مخاطبان علاقمند برای تحقیق بیشتر به منابعی که در این خصوص وجود دارد، مراجعه کنند.

جمع بندی

این مطلب را صرف سه موضوع کرده ایم: آگاهی سازی در خصوص اهمیت سیستم اگزوز، پرداختن به اجزای آن که برای همه صاحبان وسایل نقلیه با موتور احتراق داخلی مهم است و در نهایت آشنا کردن مخاطبان گرامی با الزامات و نیازمندی هایی که این سیستم باید بتواند در یک اتومبیل به آنها پاسخ بدهد. امیدواریم این مطلب توانسته باشد با فراهم کردن اطلاعات دقیق، ساده و خلاصه برای هموطنان گرامی به منزله چراغ راهی عمل کرده باشد تا بتوانند درک بهتری از این مسائل پیدا کرده و دفعه بعد که سوار خودرو می شوند، حضور مجموعه اگزوز در زیر پایشان را بیشتر ارج بنهند.

منبع : پیاصنعت