Pakosarja on yksi moottorin eniten kuormitetuista osista, mutta siihen ei silti kiinnitetä juuri lainkaan huomiota – kunhan siinä ei ilmene vikaa. Seuraavassa artikkelissa selitetään, miten pakosarja liittyy moottorin suorituskykyyn ja ympäristönsuojeluun ja miten voit tunnistaa viallisen pakosarjan.
Pakosarjan rakenne ja toiminta
Pakosarja on moottoriajoneuvon pakojärjestelmän ensimmäinen osa, joka on kiinnitetty suoraan moottoriin. Valmistajasta ja ajoneuvomallista riippuen se koostuu joko valetuista tai taivutetuista putkista. Materiaalina käytetään seostettua valurautaa, joka kestää yli 900 °C:n kuumia pakokaasuja, tai yhä useammin ruostumattomasta teräksestä valmistettuja putkia, joiden ansiosta pakosarjat voidaan tehdä kevyemmiksi ja kompaktimmiksi.
Moottorin kuumat pakokaasut virtaavat ensin jakoputkeen. Pakosarja kokoaa yksittäisten sylintereiden pakokaasuvirrat yhteen ja ohjaa ne pakosarjaan tai, jos moottorissa on turboahdin, turboahtimeen. Tämän jälkeen tulevat pakokaasujen puhdistusjärjestelmä ja pakokaasujärjestelmä. Pakosarjan rakenne on kaareva, ja se ohjaa pakokaasuja, jotka tavallisesti poistuvat moottorista vaakasuoraan, alaspäin kohti ajoneuvon lattiaa.
Pakokaasut on johdettava pakosarjasta mahdollisimman nopeasti pois, jotta ne eivät pääse virtaamaan takaisin sylintereihin. Pakokaasujen äkillinen virtaaminen jakoputkeen luo painerintaman, joka taas johtaa alipaineeseen. Optimaalisesti suunnitelluissa pakosarjoissa paineen heilahtelut voivat auttaa pakokaasuja virtaamaan ulos sylintereistä. Jos esimerkiksi jakoputkessa oleva halkeama aiheuttaa muutoksia jakoputken paineolosuhteissa, moottorin suorituskyky heikkenee ja polttoaineen kulutus kasvaa samanaikaisesti. Pakosarjan suunnittelussa tärkeitä kriteerejä ovat putken pituus ja halkaisija, pakokaasujen reititys ja se, missä järjestyksessä yksittäisten sylintereiden pakokaasut johdetaan yhteen. Lisäksi putkien sisäpuolen olisi oltava mahdollisimman sileä, jotta pakokaasujen ja putkiston välinen kitka vähenee.
Mikä voi aiheuttaa vikoja pakosarjaan?
Pakosarja on pakojärjestelmän ensimmäinen osa, joka altistuu suurille lämpökuormituksille. Lukuisat lämmitys- ja jäähdytyssyklit voivat johtaa materiaalin laajenemisen ja kutistumisen aiheuttamiin jännityksiin jakotukissa, mikä voi puolestaan johtaa halkeamiin tai murtumiin. Tähän lisätään moottorin käydessä tapahtuva tärinäkuormitus, joka voi myös luoda vikoja murtumien tai halkeamien muodossa. Vaikka pakosarjat kestävät auton käyttöiän, pakosarjaan voi silti syntyä halkeama jopa nykyaikaisissa ajoneuvoissa.
Mistä tunnistaa viallisen pakosarjan?
Ensimmäinen merkki viallisesta pakosarjasta on moottorista tulevan äänen äkillinen lisääntyminen. Tarkkaavaiset kuljettajat huomaavat myös nopeasti, että moottorin suorituskyky heikkenee ja polttoaineen kulutus kasvaa. Jos pakosarja vuotaa, lambda-anturi antaa virheellisiä lukemia, mikä puolestaan vaikuttaa moottorin hallintaan. Muita merkkejä ovat pakokaasut konepellin alla ja selvästi havaittava pakokaasun haju sisätiloissa.
Pakosarjan vaikutus pakokaasuarvoihin
Jotta epäpuhtauspäästöt pysyisivät alhaisina, katalysaattorin on saavutettava käyttölämpötilansa mahdollisimman nopeasti. Kuumat pakokaasut lämmittävät katalysaattoria ja mitä suurempi pakosarjan lämpökapasiteetti on, sitä enemmän lämpöä pakosarja aluksi imee pakokaasuista. Periaatteessa mitä paksummat pakosarjan (metalli)seinämät ovat, sitä suurempi on lämpökapasiteetti. Tästä syystä nykyään käytetään usein niin sanottuja ilmavälillä eristettyjä (LSI) pakosarjoja. Käytännössä nämä jakotukit koostuvat ohutseinäisistä putkista, joiden lämpökapasiteetti on pieni. Putkien ja verhouksen välinen ilmarako toimii eristeenä ja estää pakosarjaa luovuttamasta liikaa lämpöä ja imemästä sitä pakokaasuista.
