Система выхлопа отработанных газов

Эволюция системы выпуска: в ожидании Евро-7

Глушитель или выхлопная труба — неполные и не совсем верные разговорные названия системы выпуска отработавших газов. Ошибочно считать, что она проделала огромный эволюционный путь за сто с лишним лет своего существования. Ведь основная часть этого пути пришлась на последние двадцать лет. Почему так получилось?

В конце девятнадцатого века от глушителя требовалось только одно — снизить шум, который неизбежно возникает при воспламенении горючей смеси в цилиндрах двигателя. Ну и по возможности отвести в сторонку едкий дым, досаждавший водителю и пассажирам. Самые первые автомобили даже этого делать не умели: движутся — и на том спасибо.

Однако треском выхлопа они беспокоили пеших граждан и пугали лошадей. Поэтому проблему шума инженеры решили без промедления — в отличие от проблемы дыма. Города тогда жили, в основном, углем. Копоть и смрад малочисленных автомобилей мало кого волновали, ибо были слишком ничтожным «вкладом в экологию» на фоне фабричных труб и конского навоза.

На заре эпохи

Считается, что впервые некое подобие глушителя появилось в 1894 году на самодвижущейся тележке Panhard et Levassor. Эффект «акустического фильтра» был настолько ощутим, что его быстро взяли на вооружение все изготовители автомобилей.

Правда, первые несовершенные глушители отбирали изрядную часть мощности у слабосильных моторов. Дабы сохранить хоть какую-то динамику, конструкторы предусмотрели клапан, позволявший выпускать выхлоп напрямую. По рекомендациям властей того времени, в пределах населенного пункта клапан следовало закрывать. А при выезде — «Козлевич открыл глушитель, и машина выпустила шлейф синего дыма, от которого зачихали бежавшие за автомобилем собаки».

По мере роста мощности моторов клапан стал лишним, и в 1930-х годах выпускная система обрела форму, которая по существу не менялась полвека.

Варьировались некоторые решения, применялись различные новые сплавы и материалы, но в целом это был все тот же набор металлических труб и «банок». У самых разных автомобилей — дешевых и дорогих, малолитражек и спорткаров — принципиальная конструкция системы выпуска была примерно одинаковая. И многим из нас она хорошо знакома, ибо применялась на Москвичах, Жигулях и Волгах.

Вчера

Выпускной коллектор (приемные трубы, «штаны») собирает выхлоп из всех цилиндров и отправляет в резонатор (пламегаситель), осуществляющий первичную борьбу со звуковыми волнами, «встречая» прямые волны с отраженными. После резонатора следует глушитель — металлическая банка, которая окончательно добивает шум до нужного уровня и попутно корректирует до требуемого тембра. На выходе — выхлопная труба. Та самая, которую при желании можно снабдить хромированной насадкой.

Резонаторов может быть несколько. Волгу ГАЗ-3110, например, оснащали двумя — основным и дополнительным, а глушитель располагался между ними. На многих моделях также применяют металлокомпенсатор («гофру») — короткую гибкую втулку, гасящую вибрации мотора.

В ходе инженерного поиска сложилась четкая классификация глушителей. По конструкции — лабиринтные и прямоточные. По используемому принципу шумоподавления — реактивные (основную роль в снижении шума играет интерференция) и диссипативные (шум поглощает стекловолокно или иные специальные материалы, заполняющие полости «банки»). Глушители, где задействованы оба принципа, называют комбинированными. На большинстве машин стоят реактивные лабиринтные, так проще и дешевле.

Прямоточные, как вы догадываетесь, используют в гоночном мире, где даже частичная потеря мощности крайне нежелательна, да и сам шум нужен для хорошего шоу.

Впрочем, и во многих гонках есть жесткие ограничения по уровню шума — слишком громкий автомобиль не допустят к старту. Что касается серийных легковых машин, то для них в России действует ГОСТ Р 52231–2004 «Внешний шум автомобилей в эксплуатации. Допустимые уровни и методы измерения». Он предусматривает верхнюю границу в 96 дБА.

Сегодня

Эволюция системы выпуска бешено рванула вперед в 1992 году благодаря введению первого экологического стандарта — Евро-1. Через три года грянул Евро-2, и уже тогда начались первые опыты с каталитическими нейтрализаторами выхлопных газов, снижавшими содержание CO, CH и оксида азота. А при Евро-3 (2000 г.) нейтрализаторы с лямбда-зондами и электронным блоком, обрабатывающим информацию, стали обычной комплектацией. В итоге закрепилась схема с двумя датчиками — на входе в нейтрализатор и на выходе. Нейтрализатор в большинстве случаев помещают между коллектором и резонатором, поскольку он эффективен только при высоких температурах.

Еще интереснее с инженерной точки зрения обстояли дела с дизелем, который потребовал сначала установить сажевый фильтр. А затем в дополнение к фильтру — инжектор водного раствора очищенной мочевины, который позже эволюционировал в систему SCR (Selective Catalytic Reduction) — сложное устройство с кучей датчиков, фильтров и отдельным блоком управления. И если сначала это коснулось только грузовиков, то полтора года назад (при переходе на Евро-6) стало актуально и для легковых автомобилей. Более простого эффективного способа выдержать установленные нормативы по содержанию оксидов азота пока не нашли.

«Бочка» глушителя как таковая значительных изменений не претерпела, но система выпуска в целом очень серьезно усложнилась. И с потребительской точки зрения это уже совершенно неинтересно, так как один только нейтрализатор (обычно содержит палладий и платину, иногда родий) добавляет к стоимости машины, по меньшей мере, порядка 500 долларов. А уж про необходимость заливать помимо топлива жидкость AdBlue вообще молчим — это дополнительно и траты, и хлопоты.

Завтра

Если верить менеджерам-утопистам, в ближайшем будущем глушитель канет в Лету вместе со всей системой выпуска. Электродвигатели очень тихие и у них нет отработавших газов. Мировые продажи чистых электромобилей взялись расти сумасшедшими темпами (549 тысяч машин в 2015 году — плюс 73% относительно 2014-го). Но обольщаться рано, поскольку стабильность мировой экономики по-прежнему сильно зависит от продаж нефти и продуктов ее переработки, а разведанных (доказанных) запасов хватит лет на пятьдесят. Сжигать в ДВС можно еще и газ, и спирт.

В голове не укладывается, что Shell и Lukoil когда-нибудь объявят о полном перепрофилировании деятельности. Гораздо проще представить очередное усложнение выпускной системы — например, в связи с ожидаемым до конца десятилетия переходом на стандарт Евро-7. Норматив пока находится в стадии разработки, но инженеры наверняка уже ищут новые решения.

Установку «прямотока» для улучшения параметров мощности и звука предлагают некоторые тюнинговые фирмы. Однако действующие в России законы запрещают устанавливать на обычные дорожные машины прямоточные системы выпуска. А ГИБДД по мере возможности борется с нарушителями, ссылаясь на пункт 7.18 «Перечня неисправностей и условий, при которых запрещается эксплуатация транспортных средств», запрещающий произвольное внесение изменений в заводскую конструкцию. Наказание за «прямоток» — предупреждение либо штраф 500 рублей.

Также противозаконно удаление штатного нейтрализатора или его замена на «обманку», которая ничего не очищает, но умело симулирует работу кислородных датчиков. По уму, такой автомобиль при техосмотре не должен получать доступ на дороги.

AdBlue — торговая марка, принадлежащая немецкой Ассоциации автомобильной промышленности VDA. В Америке аналогичный раствор именуют DEF (Diesel Exhaust Fluid). По сути, это полные аналоги, как и австралийский AUS 32. Все они представляют собой водный раствор, состоящий из 32,5% высокоочищенной мочевины и 67,5% деминерализованной воды. В сети, между тем, встречаются «сравнительные тесты», утверждающие, что DEF работает лучше, чем AdBlue, или наоборот.

Euro-1, 2, 3, 4, 5, 6

Европейские экологические стандарты (European emission standards), определяющие допустимые нормы содержания вредных веществ в выхлопных газах новых автомобилей, продаваемых в странах ЕС и ЕЕА (European Economic Area). Россия в число этих стран не входит, однако также придерживается европейских «выхлопных» правил, хотя с уровня на уровень переходит с задержкой по времени. Так, переход на экологический класс Евро-5 в России состоялся 1 января 2016 года (в Евросоюзе для легковых автомобилей — с 2009-го). Это позволяло автопроизводителям продавать в России машины, чуть менее «зажатые» по экологии, чем в Европе.

Как работает система выпуска отработавших газов

При работе двигателя автомобиля образуются продукты сгорания, которые отличаются высокой температурой и токсичностью. Для их охлаждения и отвода из цилиндров, а также для снижения уровня загрязнения окружающей среды в конструкции предусмотрена система выпуска отработавших газов. Другая функция данной системы — уменьшение шума, возникающего при работе двигателя. Выпускная (выхлопная) система состоит из последовательной цепи элементов, каждый из которых выполняет определенную функцию.

Конструкция системы выпуска

Основной задачей системы выпуска является эффективный отвод отработавших газов из цилиндров двигателя, снижение их токсичности и уровня шума. Зная, из чего состоит выхлопная система в автомобиле, вы сможете лучше понимать принципы ее работы и причины возможных неполадок. Устройство стандартной выхлопной системы зависит от вида используемого топлива, а также от применяемых экологических стандартов. Выхлопная система может состоять из следующих элементов:

• Выпускной коллектор — выполняет функцию отвода газов и охлаждения (продувки) цилиндров двигателя. Он выполняется из термостойких материалов, поскольку температура выхлопных газов в среднем варьируется от 700°С до 1000°С.
• Приемная труба — представляет собой трубу сложной формы с фланцами для крепления к коллектору или турбонагнетателю.
• Каталитический нейтрализатор (устанавливается в бензиновых двигателях экологического стандарта Евро-2 и выше) — устраняет из отработавших газов наиболее вредные компоненты CH, NOx, СО, преобразуя их в водяной пар, углекислый газ и азот.
• Пламегаситель — устанавливается в системах выпуска отработавших газов автомобилей вместо катализатора или сажевого фильтра (в качестве бюджетной замены). Он предназначен для снижения энергии и температуры потока газов, выходящих из выпускного коллектора. В отличие от катализатора, не снижает количество токсичных компонентов в отработавших газах, а лишь снижает нагрузку на глушители.
• Лямбда-зонд — служит для контроля уровня кислорода в составе отработавших газов. В системе может быть один или два кислородных датчика. На современных двигателях (рядных) с катализатором устанавливается 2 датчика.
• Сажевый фильтр (обязательная часть системы выхлопа дизельного двигателя) — удаляет сажу из выхлопных газов. Может совмещать в себе функции катализатора.
• Резонатор (предварительный глушитель) и основной глушитель — снижают уровень шума выхлопных газов.
• Трубопроводы — соединяют отдельные элементы выхлопной автомобильной системы в единую систему.

Принцип работы системы выхлопа

В классическом варианте для бензиновых двигателей выхлопная система автомобиля работает следующим образом:

• Выпускные клапана двигателя открываются, и отработавшие газы с остатками не сгоревшего топлива выбрасываются из цилиндров.
• Газы из каждого цилиндра попадают в выпускной коллектор, где объединяются в один поток.
• По приемной трубе отработавшие газы из выпускного коллектора проходят через первый лямбда-зонд (кислородный датчик), который фиксирует количество кислорода в составе выхлопа. На основе этих данных электронный блок управления корректирует топливоподачу и состав топливовоздушной смеси.
• Далее газы попадают в катализатор, где вступают в химическую реакцию с металлами-окислителями (платиной, палладием) и металлом-восстановителем (родий). Рабочая температура газов при этом не должна быть ниже 300°С.
• На выходе из катализатора газы проходят второй лямбда-зонд, с помощью которого происходит оценка исправности работы каталитического нейтрализатора.
• Далее очищенные отработавшие газы попадают в резонатор, а затем в глушитель, где потоки выхлопа преобразуются (сужаются, расширяются, перенаправляются, поглощаются), что снижает уровень шума.
• Из основного глушителя отработавшие газы уже попадают в атмосферу.

Система выхлопа дизельного двигателя имеет некоторые особенности:

• Выходя из цилиндров, отработавшие газы попадают в выпускной коллектор. Температура выхлопных газов дизельного двигателя варьируется в диапазоне 500-700 °С.
• Далее они попадают в турбокомпрессор, осуществляющий наддув.
• После этого выхлоп проходит через кислородный датчик и попадает в сажевый фильтр, в котором удаляются вредные компоненты.
• В завершении выхлоп проходит через автомобильный глушитель и выходит в атмосферу.

Эволюция системы выхлопа неразрывно связана с ужесточением экологических стандартов эксплуатации автомобиля. Так например, начиная с категории Евро-3, установка катализатора и сажевого фильтра для бензиновых и дизельных моторов обязательна, а их замена на пламегаситель считается нарушением закона.

Выхлопная система автомобиля: схема устройства, возможные неисправности и методы диагностики

Многие автолюбители даже не представляют, насколько важна выхлопная система автомобиля в безаварийной работе силового агрегата, и не уделяют её обслуживанию должного внимания, в результате чего, может произойти выход из строя двигателя. Именно по этой причине, стоит внимательно ознакомиться с принципом работы выхлопной системы, её конструктивными особенностями, и знать, из чего состоит выхлопная система.

В работе двигателя внутреннего сгорания важная роль отводится своевременному выводу наружу отработавших газов, начинающих скапливаться в камере сгорания головки блока цилиндров сразу после воспламенения топливной смеси. Данную задачу призваны выполнять выхлопные системы, или как говорят автолюбители, глушители, которыми оснащаются все современные машины. Должная работа выхлопной системы, направленная на отвод из мотора остатков отработанной топливной смеси, целиком зависит от исправности всех её составных элементов, имеющих некоторые конструктивные отличия в зависимости от типа двигателя.

Принцип работы выхлопной системы

Современная автомобильная выхлопная система состоит из нескольких частей, в отличие от первых устройств, имеющих вид механического клапана, который принудительно открывался водителем автомобиля вручную. Все элементы выхлопной системы, которые соединяются между собой с помощью крепёжных болтов через расположенные на их концах фланцы, предназначены для:

• отвода из камеры сгорания двигателя выхлопных газов и прочих не сгоревших остатков топливной смеси;
• уменьшения выделяемого мотором во время работы шума;
• уменьшения количества токсичных веществ находящихся в выхлопе автомобиля;
• предотвращения попадания в салон транспортного средства токсичных газов.

Устройство выхлопной системы автомобиля обладает довольно простым принципом работы, которая подразумевает отвод отработанных газов из камеры сгорания, проводя их через трубы к задней части транспортного средства, понижая при этом, за счёт герметичности всей конструкции и соединений через фланцы с термоустойчивыми уплотнителями, выделяемый мотором шум.

Уменьшение количества токсичных веществ в выхлопных газах достигается за счёт применения в конструкции выхлопной системы каталитических нейтрализаторов (катализаторов), работоспособность которых контролирует специальный датчик, называемый лямбда-зонд. В современных дизельных автомобилях, для повышения показателя экологичности выхлопа, производители используют сажевый фильтр, которым также оснащается выхлопная система дизеля.

В конструкции дизельного мотора, а также современного бензинового агрегата, довольно часто используется турбонагнетатель, который использует для подачи в камеру сгорания воздушную смесь из кислорода и отработавших газов, забираемых из выпускного коллектора. Количество попадающих в турбину выхлопных газов, регулирует датчик, расположенный на корпусе выпускного коллектора.

Устройство конструкции и назначение её составных частей

Детали, составляющие данную конструкцию, имеют различную функциональную нагрузку и собственные обозначения, отражающие этапность их работы. Сама схема выхлопной системы и наименования её частей, выглядят следующим образом:

Коллектор выпускной, представляет собой навесной тип оборудования силового агрегата, и предназначен для поступления в него отработавших частиц и газов топливной смеси с камер сгорания каждого из цилиндров, и изготавливается в основном из керамики, сплавов чугуна или нержавеющей стали, обладающих повышенной термоустойчивостью.

Приёмная труба, именуемая автолюбителями как «штаны», из-за схожего внешнего вида, предназначена для объединения нескольких потоков выхлопных газов в один, и для дальнейшего их продвижения к каталитическому нейтрализатору (катализатору). Труба зачастую оснащается так называемой гофрой, с помощью которой происходит гашение вибрации, передаваемой на всю конструкцию выхлопной системы работающим мотором.

Катализатор, представляет собой керамические соты, поверхность которых покрыта слоем сплава из платины и иридия, что позволяет вступить в химическую реакцию с ними выхлопным газам, в результате чего происходит их разделение на кислород и оксид азота. Выделенный кислород в катализаторе помогает более эффективно сгорать остаткам топливной смеси, в результате чего к глушителю подаётся исключительно азотно-диаксидноуглеродная смесь. Работу каталитического нейтрализатора контролирует специальный датчик лямбда зонд, передавая сигнал на блок управления силового агрегата автомобиля. Аналогичный датчик, устанавливается и на выпускной коллектор, для анализа показателей токсичности поступающих в катализатор отработанных газов.

Резонатор или пламегаситель, предназначен для понижения высокой температуры отработанных выхлопных газов, что достигается с помощью его ячеистого внутреннего строения. Последней деталью в конструкции, является глушитель, задача которого заключена в понижении шума работающего двигателя за счёт перфорированной трубы внутри его корпуса.

Все составные части выхлопной системы соединены друг с другом через фланцы с помощью крепёжных болтов и термостойких уплотнителей, отвечающих за герметичность данной конструкции, без которой невозможна полноценная работа двигателя современного автомобиля.

Возможные неисправности, методы их устранения и варианты тюнинга

Конструкция выхлопной системы является идеальным вариантом для проведения тюнинга легкового автотранспортного средства, благодаря простате монтажа её составных частей и наличием большого ассортимента различных деталей. Самым частым вариантом тюнинга глушителя является установка так называемого прямоточного выхлопа, когда из системы убирается резонатор.

Наиболее частые неисправности выхлопной системы связаны с потерей герметичности деталей или их соединений, уплотнители в которых могут сильно износиться. Для замены уплотнительных элементов, необходимо приобрести ремонтный комплект выхлопной системы, и открутив крепёжные болты, поменять их на новые.

Сделанные из различных сплавов металла детали выхлопной системы, подвергаются значительному нагреву, резкому перепаду температур, и работают в условиях повышенных нагрузок, в результате чего подвержены сильному износу и прогаранию внутренних частей. Определить данные поломки позволит громкий шум работающего мотора и визуальная диагностика выхлопной системы, после проведения которой, повреждённую деталь конструкции необходимо либо заменить на новую, в случае внутренних неисправностей, либо отремонтировать её корпус с помощью электро/газосварки.

В современных автомобилях работа силового агрегата контролируется блоком управления, который получает определённые сигналы от многочисленных датчиков, расположенных на всех его конструктивных узлах. В конструкции выхлопной системы расположен датчик, именуемый лямбда-зондом, замеряющий количество токсичных веществ в отработанных газах. Его неисправность или некорректную работу способен выявить только диагностический стенд, после чего датчик необходимо заменить.

Эксплуатировать автомобиль с неисправной выхлопной системой нельзя, это может привести, как к поломке силового агрегата, на клапанах образуется закоксование рабочей поверхности, приводящее к потере мощности мотора, так и к возможному нанесению вреда здоровья водителя и всех пассажиров, из-за попадания в салон токсичных выхлопов.

Система выхлопа автомобиля: устройство, принцип работы, ремонт

В конструкции автомобиля используется множество систем – охлаждающая, масляная, система впрыска и так далее. Но мало кто уделяет внимание выхлопной. А ведь это не менее важная составляющая любого автомобиля. С годами конструкция данной системы совершенствуется. О том, из чего состоит выхлопная система автомобиля и как она работает, мы поговорим в нашей сегодняшней статье.

Назначение

Как известно, в двигателе при работе происходит воспламенение смеси. Это возгорание сопровождается характерным звуком. При взрыве образуется колоссальная толкательная энергия. Она настолько велика, что способна поднять поршень в верхнюю мёртвую точку. В последнем такте работы происходит выпуск газов. Они под давлением выходят в атмосферу. Но для чего же нужна система выхлопа? Она служит для гашения звуковых колебаний. Ведь без нее работа даже самого технологичного мотора была бы громкой и невыносимой.

Таким образом, система выхлопа выполняет следующие функции:

• Вывод из цилиндров двигателя продуктов горения.
• Снижение уровня токсичности газов.
• Исключение попадания продуктов горения в салон автомобиля.

Устройство

Данная система объединяет в себе несколько составляющих. Кроме того, она непосредственно связана с работой ГРМ. Итак, классическая система выхлопа ВАЗа состоит из:

• Приемной трубы.
• Катализатора.
• Резонатора.
• Глушителя.
• Различных крепежных и уплотнительных элементов.
• Кислородного датчика.

Если рассматривать дизельные автомобили, то в конструкции также будет иметься сажевый фильтр. Что собой являют все эти элементы? Устройство каждого из них рассмотрим ниже.

Приемная труба

Этот элемент является первым в списке и идет сразу за выпускным коллектором. В приемную трубу попадают еще не остывшие газы. Поэтому температура может достигать 600 и более градусов Цельсия. В простонародье приемную трубу называют «штанами» за ее характерную форму.

Резонатор

Он выполнен в форме цилиндрической банки. Именно в резонаторе происходит первое разделения потока выхлопных газов. Также за счет увеличения диаметра уменьшается скорость движения выхлопа.

Катализатор

Это, пожалуй, самая сложна и дорогая составляющая в любой системе выхлопа. Корпус данного элемента тоже выполнен из огнестойкого металла. Однако, в отличие от резонатора и приемной трубы, он многослойный. Внутри этой «банки» имеется керамический стержень. Дополнительно катализатор оснащается проволочной сеткой. Она покрывает второй элемент керамического материала.

Сажевый фильтр

Если рассматривать устройство выхлопной системы дизельного двигателя, стоит отметить и этот элемент. Он является дополнением к каталитическому нейтрализатору. В основе фильтра лежит матрица, изготовленная из карбида кремния. Она имеет ячеистую структуру и обладает каналами малого сечения. Последние попеременно закрыты с одной и другой стороны. Боковая часть элемента играет роль фильтра и обладает пористой структурой.

До недавнего времени ячейки матрицы имели квадратную форму. Сейчас производители используют 8-угольные ячейки. Так производится лучший захват сажи и оседание ее на стенках фильтра.

В первом случае вредные газы очищаются, проходя через керамический элемент. Во втором добавляется специальная жидкость – AdBlue. Обычно такая система используется на грузовиках. Она позволяет снизить токсичность выхлопов на 90 процентов. В машине имеется отдельный бак для этой жидкости, и система после поступления соответствующего сигнала впрыскивает часть AdBlue в катализатор. Так, из трубы выходит практически чистый выхлоп, содержащий безвредный для атмосферы водород.

Лямбда-зонд

Его также называют кислородным датчиком. Устанавливается возле катализатора в резьбовое соединение. Являет собой чувствительный элемент, который соприкасается с отработавшими газами.

Глушитель

Это самый последний элемент в системе. Глушители бывают двух типов:

Первые устанавливаются на все гражданские автомобили. Конструкция такого глушителя предполагает наличие нескольких металлических перегородок. Также в корпусе имеется перфорированная труба, по которой газы направляются от одной перегородки к другой. По такой схеме производится наибольшее уменьшение уровня шума и вибраций. Заводской глушитель изготавливается из огнеупорного металла. Однако практика показывает, что срок службы его на порядок меньше, чем у спортивных. Виной тому является отсутствие никелированной поверхности и слишком тонкий металл внутренностей.

Что касается спортивных глушителей, они имеют более простую конструкцию. Это прямая труба с перфорацией, имеющая расширение в середине и заполненная стекловатой. Выхлопные трубы глушителя такого типа очень большие. Как правило, на прямотоках диаметр выхлопного отверстия в полтора-два раза выше, чем у стандартных. Благодаря этому производится быстрый отвод газов и хорошая «вытяжка».

Уплотнительные элементы

Итак, мы перечислили основные составляющие выхлопной системы и их конструкцию. Однако мы не рассказали о том, как они соединяются друг с другом. Крепеж производится на болтах и хомутах. Приемная труба соединяется с выпускным коллектором и резонатором на двух прокладках. В зависимости от типа автомобиля, прокладка может изготавливаться из прессованной рифленой фольги либо сплошного металла. Дополнительно может использоваться шайба. Что касается самого глушителя, он соединяется с резонатором благодаря хомуту, внахлест. На некоторых машинах может использоваться кольцо (например, на отечественной «восьмерке»). Для лучшего уплотнения специалисты рекомендуют использовать термостойкий герметик (до 1100 градусов). Он отлично уплотняет все зазоры и не дает газам под давлением вырваться наружу раньше времени.

Неисправности системы выхлопа

Основной симптом – характерный звук отвода газов. Машина начинает «орать», в салоне появляется неприятный запах бензина или дизеля. Также автомобиль перестает нормально ехать. А если прогорела прокладка выпускного коллектора, на панели приборов загорится «Чек». Он сигнализирует о неправильной работе кислородного датчика. Наряду с этим увеличивается и расход топлива (поскольку система не может точно дозировать горючее, как раньше). Выход из ситуации – замена прокладки выпускного коллектора. Также осматривают состояние самих труб. Если они начинают гнить или имеются трещины в местах соединения, требуется ремонт системы выхлопа. Гниль вырезается болгаркой и наваривается новый лист металла. Но как показывает практика, более практичным и быстрым способом является замена устаревшего элемента на новый. Помните, что глушитель – это расходный материал. Через 2-3 года он подлежит замене. То же самое касается и других элементов, но их ресурс немного больше. Например, «штаны» прогорают после пяти лет эксплуатации.

О гофре

Система выхлопа (прямоточная в том числе) может иметь в составе и гофру. Она является дополнительным демпфирующим элементом. Благодаря ей снижается нагрузка на остальные детали системы выхлопа. Звук выхода газов становится тише. Но стоит отметить, что гофра в системе выхлопа – самый низкорасположенный элемент. Ввиду этого, владельцы часто повреждают его.

Заключение

Итак, мы рассмотрели устройство системы выхлопа и основные ее неисправности. Напоследок дадим небольшой совет. При удалении сажевого фильтра либо каталитического нейтрализатора стоит озаботиться удалением кислородного датчика. Если этого не сделать, мотор будет «переливать» – возрастет расход топлива и загорится ошибка на панели приборов. После удаления катализатора (его меняют на пламегаситель) заливают новую прошивку в ЭБУ. А на место датчика устанавливают заглушку.

sonic39 › Blog › Система выпуска отработавших газов (выхлопная система)

Глушитель, в разговорном сленге просто глушак – это один из важнейших конструктивных элементов выпускной системы, без которого эксплуатация машины становиться невозможной, в связи с сильным шумом исходящих отработанных газов с двигателя. Данное устройство предназначено для поглощения давления газов и снижения шума выпускной системы ДВС.

Система выхлопной трубы разделена на такие части глушителя:

1. Приемные трубы, штаны или паук, которые идут из каждого цилиндра трубы и сходятся в одну. Они уменьшают влияние цилиндров друг на друга. Изделие крепится к двигателю.
2. Пламегаситель – это своего рода «резонатор», основным заданием которого является отражение звуковых волн от выхлопа, данный элемент снижает ступень шума и пульсацию газов.
3. Труба от пламегасителя.
4. Основная часть глушителя, которую еще называют «банка». Это герметическая камера объемом в несколько литров, в которой находятся перегородки, смягчающие пульсации выхлопных газов.

Глушитель создан для того, чтобы снижать уровень шума, который возникает в процессе переработки газов и воздуха и выведения их в атмосферу. Второй основной функцией этого инструмента является преобразование энергии от переработанных газов, уменьшение их температуры и снижение скорости.

Несколько камер разного размера, которые разделяет перегородка, реализуют расширение и сужение потока. Это происходит благодаря диафрагменному отверстию, также именуемому дросселем.

Кроме этого, в глушителе предусматривается изменение изначального направления потока этих самых переработанных газов. Именно это помогает погасить высокочастотных звуковых колебаний.
Причины поломки глушителя:

1. Высокий температурный режим внутри системы, около 600 °C. Температура, способствует прогоранию метала;
2.В результате активного воздействия внешней среды (вода, грязь, перепады температур);
3. Основным врагом глушителя автомобиля является низкое качество топлива, которое содержит много разных примесей. Что способствует не только быстрому прогоранию, но и загрязнению катализатора, который очищает выхлопные газы от примесей.
4. Неверно настроенные параметры системы зажигания (повышенное содержание CO).

Ремонт глушителя самостоятельно

Для того, чтобы вам легче было осмотреть глушитель, следует его отсоединить от автомобиля. Это поможет быстрее и качественнее исполнить работу. Если во время визуального осмотра вы не увидели никаких серьезных повреждений, то, скорее всего, поломка находится внутри.
Очень важно напомнить, что не имея достаточного опыта лучше обратиться в автомобильный сервис, где опытные мастера помогут устранить все дефекты глушителя.

Если же при визуальном осмотре вы обнаружили повреждения (пробитую камнем дыру), то вам понадобится сварочный аппарат. А вот если видны прогоревшие, проржавевшие дыры, то такой глушитель варить не рекомендуется, поскольку он вскоре снова прохудеет, нужна замена глушителя, причем желательно из качественного материала. Часто случается так, что поломка происходит в месте соединения мотора с выхлопной трубой. Этот элемент называется гофра.

Причины поломки гофры

— создание дополнительного давления от поврежденного катализатора;
— деформация стенок гофры под воздействием выхлопных газов;
— механическое повреждение от дороги.

Замена данной детали также требует большого опыта, ведь это очень деликатная работа. Если вы уже делали подобное раньше, то уже знаете, что для этого нужно иметь «твердые руки», ведь неумелое обращение с нужным для ремонта оборудованием может нанести вред автомобилю или другим деталям.

Стоит помнить что для каждой модели автомобиля глушитель разработан индивидуально и устанавливая на него не оригинальный, вы подвергаете двигатель машины к снижению мощности или скорейшему износу.

Выпускная система двигателя

При сгорании топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателя образуется большое количество выхлопных газов, которые необходимо удалить. С этой задачей справляется выхлопная система двигателя, которая заодно понижает шумность мотора и улучшает его экологические показатели. Этой системе посвящена данная статья.

Назначение выпускной системы автомобиля

Сгорание топливно-воздушной смеси в цилиндрах ДВС происходит взрывоподобно, и в результате этих микровзрывов образуются большие объемы газов, которые толкают поршень и заставляют коленвал вращаться. Однако эти газы после рабочего цикла должны удаляться из цилиндра, чтобы их место заняла новая порция топливно-воздушной смеси. Задачу отвода отработанных газов решает выпускная система двигателя.

Также эта система решает и другую важную задачу — понижение шумности двигателя. Продукты сгорания топливно-воздушной смеси находятся в цилиндре под большим давлением и при открытии выпускного клапана стремительно вырываются в атмосферу — происходит громкий хлопок. Однако в одном цилиндре каждую секунду даже на холостых оборотах происходит около десятка микровзрывов, поэтому хлопки при открытии клапана сливаются в постоянный шум высокой интенсивности. С этим шумом и борется выпускная система двигателя, которую в обиходе называют просто глушителем.

Устройство и принцип действия выпускной системы

Выпускная система двигателя состоит из следующих компонентов:

– Выпускной коллектор («штаны»);
– Виброизолирующая муфта («сильфон», устанавливается не на всех двигателях);
– Каталитический нейтрализатор (только с двигателя экологического класса «Euro-2» и выше);
– Сажевый фильтр (только в дизельных двигателях);
– Резонатор (пламегаситель или предварительный глушитель);
– Основной глушитель;
– Соединительные трубы между коллектором, нейтрализатором, резонатором и глушителем;
– Выхлопная труба (часто — вместе с наконечником выхлопной трубы).

Также в выпускной системе современных автомобилей (обычно перед входом в каталитический нейтрализатор) устанавливается кислородный датчик (лямбда-зонд), с помощью которого система управления двигателем измеряет количество остаточного кислорода в выхлопных газах и корректирует состав топливно-воздушной смеси, приводя его к оптимуму для данного режима работы мотора.

Принцип работы выпускной системы сводится к следующему. Выхлопные газы при открытии выпускного клапана с силой вырываются в выпускной коллектор, где они выполняют полезную работу — благодаря образующимся стоячим волнам выравнивают давление при открытии клапана, и в целом улучшают режим работы двигателя. Потом выхлопные газы поступают сначала в каталитический нейтрализатор (он снижает концентрацию угарного газа, оксидов азота и несгоревших углеводородов), затем в резонатор, где происходит падение скорости выхлопных газов, гасятся пульсации и снижается шум. Из резонатора газы попадают в основной глушитель (именно здесь происходит основное подавление шума), а затем, уже ослабленные, в виде потока малой скорости выпускаются в атмосферу через выхлопную трубу.

При прохождении выхлопных газов через выпускную систему они теряют свою скорость, а интенсивность порождаемых ими звуковых волн снижается, что и приводит к понижению шумности.

Компоненты выпускной системы

На первый взгляд может показаться, что выпускная система двигателя — это просто набор труб и баков разной емкости, которые отводят выхлопные газы. На самом деле все несколько сложнее, и каждый компонент этой системы очень далек от простой трубы.

Выпускной коллектор. Это система труб, которые подключаются непосредственно к головке цилиндров (по одной трубе к одному цилиндру), собирают выхлопные газы и отводят их к катализатору и глушителю. Интересно, что каждая труба коллектора имеет определенную длину и сечение, что позволяет добиться образования стоячих волн при различных оборотах двигателя. Это необходимо для эффективной продувки цилиндров и обеспечения оптимального режима работы двигателя в различных режимах. Так что выпускной коллектор — это важная деталь, которая оказывает некоторое влияние на мощность и стабильность работы двигателя. Коллектор работает в экстремальных условиях, поэтому изготавливается из жаропрочных сплавов.

Виброизолирующая муфта. Муфта служит для развязки выпускного коллектора, который жестко соединен с двигателем, и остальных деталей выпускной системы. Обычно муфта выполнена в виде гибкого металлического шланга, который гасит воспринимаемые от коллектора вибрации.

Каталитический нейтрализатор. Каталитический конвертер-катализатор предназначен для повышения экологической безопасности выхлопных газов, что достигается нейтрализацией наиболее опасных газов: оксидов азота, угарного газа и несгоревших в камере сгорания углеводородов. Причем оксиды азота восстанавливаются, а образовавшийся свободный кислород служит для дожигания углеводородов и угарного газа. Обычно нейтрализатор выполнен в виде относительно небольшого модуля, в котором расположен керамический блок с катализаторами.

Каталитической нейтрализатор дизельного двигателя с мочевиной. В дизелях описанный выше нейтрализатор работает хуже, так как температура выхлопных газов в них ниже, что замедляет реакции восстановления оксидов азота. Поэтому в дизельных двигателях широкое распространение получили нейтрализаторы, дополненные системой впрыска в выхлопные газы мочевины (водного раствора аммиака), которая помогает удалить из выхлопа опасные соединения азота.

Сажевый фильтр. Также используется только в дизельных двигателях. Служит для очистки газов от сажи, очень часто конструктивно объединен с каталитическим нейтрализатором.

Резонатор. Это емкость особой формы, в которой происходит первоначальное снижение шума вследствие снижения скорости и пульсаций выхлопных газов. В резонаторе происходит отражение волн выхлопа и образование стоячих волн, отсюда и возникло название этого компонента.

Основной глушитель. Именно здесь происходит основное снижение шума выхлопных газов. Обычно это емкость с определенным образом расположенными перегородками и трубами, образующими лабиринт большой длины. Проходя через этот лабиринт, выхлопные газы разбиваются на множество потоков, звуковая энергия гасится и переходит в тепло, а пульсации давления поглощаются. В результате на выходе глушителя выхлопные газы имеют меньшую скорость и создают гораздо меньше шума.

Нужно отметить, что выпускная система несколько снижает мощность двигателя, так как выхлопные газы испытывают сопротивление на пути к атмосфере, и на преодоление этого пути затрачивается некоторая энергия. Но без глушителя современный автомобиль уже просто невозможно представить, поэтому с некоторыми недостатками приходится мириться.

Выпускная система двигателя и экология

Выхлопные газы обладают высокой степенью токсичности, они представляют опасность для окружающей среды и, в частности, для человека. Все дело в тех веществах, которые образуются при сгорании топлива и выбрасываются в атмосферу. Для человека наиболее опасны оксиды азота, угарный газ, а также многие углеводороды, являющиеся канцерогенами. Для окружающей среды наиболее опасны вещества, оказывающие губительный эффект на животных и растения, а также участвующие в образовании смога.

При появлении первых автомобилей вопрос об их экологической безопасности не вставал, но люди отмечали, что машины портят воздух своими выхлопными газами. Остро этот вопрос встал во второй половине прошлого века, а в начале 90-х годов в Европе приняли пакет законов, направленных на контроль экологической безопасности и снижение выбросов отработанных газов.

В 1992 году в Европе начал действовать экологический стандарт «Евро-1», а в 1995 году — «Евро-2», и именно с введением «Евро-2» для всех новых бензиновых двигателей стало обязательным наличие каталитического нейтрализатора в выпускной системе. В дизельных двигателях нейтрализатора оказалось недостаточно, поэтому с вступлением в силу стандарта «Евро-4» (2005 год) в дизелях стало обязательным наличие сажевого фильтра.

Каждый новый стандарт «Евро» заменял собой предыдущие стандарты, и значительно ужесточал требования по экологической безопасности. Уже сейчас многие нормы стандартов «Евро-1» – «Евро-3» считаются не просто устаревшими, а просто-напросто запрещены, так как по сегодняшним меркам они слишком опасны для природы и человека. Сегодня речь идет уже о стандарте «Евро-6» (вступит в силу в 2015 году), и по нему выхлоп бензинового двигателя должен содержать в 2,5 раза меньше оксидов азота и угарного газа, чем мотор стандарта «Евро-3». А содержание взвешенных частиц (сажи) дизельных двигателей стандарта «Евро-6» должно быть в десять раз меньше, чем по стандарту «Евро-3».

Погоня за экологической безопасностью — это, безусловно, хорошо, но она имеет и обратную сторону. Главная проблема экологичных двигателей в том, что они менее мощные, чем их неэкологичные собратья — дело здесь и в составе топлива, и в режиме сгорания топливно-воздушной смеси, и в необходимости пропускать выхлопные газы через катализаторы и фильтры. Но с этой потерей мощности и усложнением конструкции мотора приходится мириться, потому что окружающая среда нуждается в защите.