Просто о сложном: как устроена выхлопная система?
Двигатель внутреннего сгорания не будет работать без системы, отводящей продукты сгорания топливной смеси в цилиндрах. Устройство выхлопной системы, возникшей одновременно с изобретением ДВС, постоянно совершенствуется, но основополагающие принципы остаются неизменными.
При сгорании топливовоздушной смеси в системе происходит образование отработанных газов. Их нужно своевременно вывести для заполнения цилиндров очередной порцией топлива. Для этого служит система, состоящая из выпускного коллектора, каталитического конвертера и глушителя.
Выпускной коллектор
Это, по сути, несколько труб, соединяющих камеры сгорания цилиндров мотора с каталитическим конвертером. Для изготовления коллектора используется нержавеющая сталь, чугун или керамика. Коллектор постоянно работает в режиме высокого температурного воздействия. По этой причине чугун и нержавеющая сталь являются наиболее предпочтительными материалами для его изготовления. После остановки двигателя происходит охлаждение системы с образованием конденсата. Это значит, что лучшим материалом для коллектора была и остается нержавеющая сталь. Керамика не способна долгое время выдерживать высокую температуру и трескается.
Каталитический конвертер
Газы из коллектора направляются в нейтрализатор, состоящий из множества керамических сот, покрытых платиноиридиевым сплавом. В конвертере происходит химическая реакция с образованием кислорода и оксидов азота. Кислород участвует в процессе сгорания остатков топлива в выхлопных газах. В конечном счете, на выход направляется смесь, состоящая из диоксида углерода и оксида азота.
Глушитель
Этот оконечный элемент выхлопной системы автомобиля выполняет функцию, соответствующую его названию – снижения шума при прохождении отработанных газов. В нем имеется несколько компонентов:
- труба, соединяющая глушитель с резонатором нейтрализатором;
- собственно глушители;
- выхлопная труба;
- наконечник выхлопной трубы.
Корпус может быть изготовлен из обычной или нержавеющей стали. Обычная сталь прослужит не более шести лет, в то время как нержавейки выходит до пятнадцати лет. Система состоит из нескольких камер, снабженных отверстиями. Многократная фильтрация обеспечивает глушение выхлопных газов за счет гашения звуковой волны. Из глушителя газы следуют в выхлопную трубу, которых, в зависимости от мощности транспортного средства. Может быть до четырех. Наконечник выхлопной трубы, изготовленный из хромированной стали, выполняет только декоративную функцию.
На транспортных средствах с турбонаддувом размеры глушителя меньше, чем на авто в атмосферными двигателями. Причина этого в том, что в турбонаддуве для работы используется часть выхлопных газов и на выход поступает их незначительная часть.
Все для обслуживания и ремонта авто ищите на страницах интернет-магазина запчастей Фортуна!
Выхлопная система: строение и основные неполадки
Покидая камеру сгорания, отработанные газы попадают в выхлопную систему, которая начинается с коллектора, далее проходят через приемную трубу, каталитический нейтрализатор, резонатор и глушитель.
Мы устраняем поломки как каждого элемента выхлопной системы в отдельности, так и производим ремонт, настройку и тюнинг всей системы в целом!
Полный список элементов системы выпуска выглядит так:
- выпускной коллектор;
- приемная труба;
- гаситель вибрации (гофра);
- каталитический нейтрализатор;
- резонатор;
- основной и вспомогательные глушители;
- промежуточные трубы;
- кислородные датчики;
- элементы крепления.
Чтобы понимать работу выхлопной системы, необходимо иметь представление о каждом ее элементе, а также об их конструкции и назначении. Далее, рассмотрим основные части системы выпуска по порядку, начиная со стороны мотора.
Выпускной коллектор
По своей конструкции выпускной коллектор напоминает впускной. Но его задача объединить один канал отработанные газы, отводимые от цилиндров двигателя. Изготовлен впускной коллектор из стали или чугуна. К блоку цилиндров он крепится посредством металлической обжимной прокладки.
Современные автомобили оснащаются системой дожига остаточного топлива, который производится «катализатором». Чтобы электронные мозги двигателя получали информацию о наличии не догоревшего топлива, в коллектор вмонтирован кислородный датчик – он же лямбда-зонд.
Сам коллектор, как правило, из строя не выходит, но могут возникнуть проблемы с прокладками. Если они пробиваются, то отработанные газы попадают в подкапотное пространство, откуда их засасывает в салон, что уже становится опасным для водителя и пассажиров.
Неполадки выпускного коллектора
В некоторых моделях автомобилей просечка прокладки может вызвать обгорание электрических проводов.
Из-за высокой температуры коллектора (до 400С) может намертво прикипеть лямбда-зонд. Чтобы этого не случилось перед его установкой необходимо обязательно смазать резьбу высокотемпературной смазкой, например, графитовой.
Из-за просечек прокладок с одного и другого конца коллектора возможен подсос воздуха, который приводит к неверным показаниям кислородного датчика. Диагностика на специальном оборудовании покажет в таком случае неисправность лямбда-зонда, но после его замены ситуация остается прежней. Это явный признак подсоса воздуха через негерметичную прокладку коллектора. Поэтому опытные мастера рекомендуют при высоком сигнале кислородного датчика первым делом проверять герметичность прокладок.
При снятии и установке коллектора нередко возникают проблемы с крепежом. Высокая рабочая температура этой детали неизбежно приводит к прикипанию гаек и шпилек. Мастерам нередко приходится пользоваться проникающими жидкостями и различными силовыми методами отпуска. Устанавливая коллектор, обязательно нужно смазывать резьбу высокотемпературными смазками.
Катализатор
Правильное название катализатора – каталитический нейтрализатор. Данное устройство представляет собой участок трубы, внутри которой находится ячеистая вставка из сложного сплава, где присутствует платина и другие редкоземельные элементы, не вступающие в реакцию с углеводородами, которые обеспечивают их окисление.
Разумеется, катализатор, в котором есть платина, не может быть дешевой запчастью. Но при правильной эксплуатации автомобиля он способен прослужить столько же, сколько и сам двигатель и даже больше.
Проходя через ячейки катализатора, горячие выхлопные газы лишаются остаточного топлива. В результате из выхлопной трубы в окружающую среду не попадают не окисленные углеводороды, что весьма неплохо для экологической обстановки.
Корректная работа катализатора определяется вторым кислородным датчиком (лямбда-зондом). Наличие избыточного кислорода на выходе из катализатора свидетельствует о том, что нейтрализация остатков топлива не происходит или происходит неэффективно. В таком случае рекомендуется замена катализатора.
Проблемы катализаторов
Вероятность выхода из строя каталитического нейтрализатора невысока, но она есть. Деталь не любит перелива топлива и наличия в нем различных присадок, которые делают из плохого бензина якобы хороший. Все эти присадки способны «забить» поры катализатора и привести к его осыпанию. В худшем случае соты катализатора закупориваются, и система выпуска становится непроходимой. Чтобы сберечь ресурс катализатора, необходимо следить за состоянием форсунок и заливать в бак качественное топливо.
Поскольку сам катализатор – деталь дорогостоящая, автовладельцы, столкнувшиеся с выходом ее из строя, пытаются выйти из ситуации с наименьшими потерями. Если изъять катализатор из системы выхлопа и пустить газы напрямую, то навредить этим получится только экологии.
В этом случае придется устанавливать «обманки» вместо кислородных датчиков и перепрошивать электронные мозги двигателя. В противном случае мотор не будет работать корректно, а на панели приборов навечно поселится символ «Check engine».
Диагностика катализатора
Диагностика катализатора обычно производится по второму кислородному датчику. Но о состоянии этой части системы выхлопа можно судить и по температуре. Дожиг остаточного топлива выхлопных газов происходит с выделением тепла. Поэтому температура на выходе катализатора всегда выше, чем со стороны коллектора. Измерить его температуру можно дистанционным пирометром при заведенном двигателе.
Приемная труба и гофра
Этот участок выхлопной системы принимает горячие отработанные газы из коллектора или катализатора (в зависимости от конфигурации системы) и передает их соответственно катализатору или резонатору.
У приемной трубы имеется гофра – гибкий участок, гасящий колебания. Двигатель создает вибрацию, которая не должна передаваться участкам выхлопной системы, поскольку она опасна как разрушающий фактор. Кроме того, в приемной трубе, расположенной после катализатора может находиться вторичный катализатор, а также второй кислородный датчик.
Самым слабым местом приемной трубы является гофра. Она истончается под воздействием высоких температур и рвется от постоянной вибрации. Поврежденную гофру следует заменить: деталь вырезается из системы, а на ее место вваривается новая. Симптомом изношенной гофры является появление громкого рычания мотора и соответственно прорыв выхлопных газов через данный участок системы.
Резонатор
Такты выхлопа имеют определенную частоту, передаваемую всей системе. Чтобы труба не вибрировала в такт выхлопу, в систему встроен специальный участок, называемый резонатором. Внешне резонатор напоминает глушитель. Внутри его корпуса находится гофрированная труба, окруженная каменной или металлической ватой. Резонатор как бы смешивает частоты и делает поток отработанных газов равномерным.
Резонатор имеет такой же ресурс, как и основной глушитель, поэтому при прогорании эти два элемента меняются вместе.
Основной глушитель
Окончательное гашение звука происходит в основном глушителе, который замыкает систему выпуска. Он представляет собой подводящую трубу и корпус, внутри которого расположена система перфорированных трубок.
Данный участок подвешивается к кузову на резиновых серьгах, которые противостоят непосредственной передаче вибрации. Эти серьги со временем могут рваться, но их замена является стандартной процедурой обслуживания выхлопной системы. Жестко крепить глушитель к кузову недопустимо!
Ресурс глушителя в условиях ежедневной эксплуатации автомобиля составляет 5-6 лет не зависимо от марки автомобиля. Старые глушители лучше менять, нежели «подваривать».
Ремонтировать их при помощи сварки целесообразно только при механических повреждениях, но не в случае сквозной коррозии. Появление прогнивших участков свидетельствует о крайнем износе глушителя. Эта деталь стареет равномерно, поэтому даже отгнивший фланец – повод для замены всего глушителя.
Тюнинг выхлопной системы
В поиске неповторимого благородного тембра мотора некоторые автомобилисты готовы потратить энную сумму денег на тюнинг выхлопа. Но не только гоночный «рык» заставляет искать альтернативу штатной системе выпуска.
Существуют готовые системы, а также отдельные элементы, которые имеют улучшенные акустические характеристики по сравнению со штатными. Кроме того, тюнинг выхлопа может преследовать и практические цели. Глушитель, резонатор и другие элементы можно выполнить из нержавейки, и тогда выхлопная система получается практически вечной, однако очень дорогой.
Третье направление тюнинга выхлопа заключается в уменьшении сопротивления системы, что приводит к увеличению мощности двигателя. Для этого устанавливают так называемые прямоточные глушители. Недостаток (а для кого и преимущество) прямотока – очень громкий звук выхлопа.
Выхлопная система автомобиля
Неотъемлемым элементом любого автомобиля является выхлопная система, выполняющая ряд важных функций, основными среди которых являются отвод отработанных газов и уменьшение уровня шума в момент выброса этих газов в атмосферу. Каждый ответственный автомобилист хотя бы в общих чертах должен знать принцип работы выхлопной системы, чтобы иметь возможность немедленно заметить ее неисправности, если они возникнут.
Выхлопная система автомобиля представляет собой не что иное, как совокупность элементов глушителя, которые соединяются с выпускным коллектором. Среди основных функций выхлопной системы можно выделить функцию удаления горячих токсичных газов, очистку выбросов, а также уменьшение уровня шума выхлопных газов.
Работа выхлопной системы автомобиля неразрывно связана с функционированием газораспределительного механизма, точнее, с работой выпускных клапанов и коллектора. Конструктивно система выпуска отработанных газов состоит из таких элементов как приемная труба, катализатор, резонатор, глушитель, датчики или так называемый лямбда-зонд, соединительные хомуты. Иногда в выхлопную систему включают сажевый фильтр. Рассмотрим составные элементы выхлопной системы автомобиля подробнее.
Приемная труба
Данный конструктивный элемент представляется в виде изогнутой трубы, которая подсоединяется в выходу турбонагнетателя или к выпускному коллектору. Приемная труба должна быть изготовлена из специальных металлов, имеющих хорошие огнеустойчивые характеристики. Иногда приемную трубу производят из нержавеющей стали. Если двигатель автомобиля отличается повышенной мощностью, в состав выхлопной системы автомобиля может входить несколько приемных труб.
Глушитель HYUNDAI HD65,72,78 OE
Глушитель УАЗ-2206 дв.ЗМЗ-409 ЕВРО-4 усиленный с резонатором АВТОГЛУШИТЕЛЬ
Глушитель SSANGYONG Actyon (10-) (4WD) задняя часть OE
Глушитель HYUNDAI Porter 2 средняя часть OE
Глушитель УАЗ-3163 Патриот дв.ЗМЗ-40906 ЕВРО-5 с резонатором нержавеющая сталь ТЕХКОМ
Глушитель МТЗ,Т-40 длинный НОВОСАДЫ
Глушитель МАЗ-544010,642290,6430А9 (верхний выхлоп) БЗЗЧ
Глушитель VOLVO FH12,FH16 (ЕВРО 1) DINEX
Глушитель УАЗ-3163 Патриот дв.ЗМЗ-40906 ЕВРО-5 с резонатором АВТОГЛУШИТЕЛЬ
Глушитель УАЗ-2206 дв.ЗМЗ-409 ЕВРО-4 с резонатором БАКСАН
Резонатор
Резонатор — это своеобразная «банка» глушителя, в которой происходит первоначальное разделение выхлопных газов. Также резонатор призван уменьшать скорость движения выхлопа. Данный элемент конструкции выполняется из огнеупорных металлов.
Катализатор
Катализатор представляет собой специальное устройство, предназначенное для очистки выхлопных газов. Непосредственно внутри емкости располагается так называемое «тело катализатора», которое можно разделить на две составных части — керамический и металлический катализаторы. Керамический катализатор — это трехкомпонентный нейтрализатор выхлопных газов. Он состоит из проволочной сетки из нержавеющей стали, покрывающей своеобразную подушку, выполненную из специальных керамических материалов, а также теплоизоляции, представляющей собой термоустойчивый корпус, который имеет двойные стенки. В состав металлического катализатора, конструктивно схожего с керамическим, входит гофрированная фольга, покрытая платиной или палладием.
Лямбда-зонд
Специальный датчик, именуемый лямбда-зондом, представляет собой чувствительный кислородный элемент. Он устанавливается на резьбовое соединение таким образом, чтобы вплотную соприкасаться с выхлопами автомобиля.
Глушитель
Глушитель — это своеобразная металлическая емкость, имеющая несколько внутренних перегородок, предназначение которых состоит в уменьшении уровня шума, который образуется в момент выхода выхлопных газов в атмосферу.
Принцип работы выхлопной системы автомобиля
Когда открывается выпускной клапан, газы отправляются прямиком в выпускной коллектор. Если автомобиль оснащен бензиновым двигателем, то газы продолжают двигаться по приемной трубе. Если двигатель дизельный, значит, газы выходят в приемную трубу только после того, как задействуется крыльчатка турбокомпрессора. На следующем этапе выхлопы направляются в катализатор, где на поверхности активного элемента оседают вредные токсические примеси. Стоит заметить, что работа катализатора возможна только при повышенных температурах (от 250 градусов).
Контроль состава выхлопных газов возлагается на лямбда-зонд. Некоторые выхлопные системы оснащены двумя датчиками, размещенными на входе в катализатор и на выходе из него. В подобных системах соотношение воздуха и топлива в смеси отражается намного точнее. Датчики подают сигнал в систему управления впрыском, которая отвечает за регулировку подачи топлива или воздуха в цилиндры.
После того, как выхлопные газы проходят через катализатор, они «гасятся» в резонаторе, в итоге поступая в глушитель. Глушитель предназначен для того, чтобы резко изменять направление движения выхлопов, тем самым уменьшая уровень шума. После прохождения глушителя выхлопные газы выбрасываются в атмосферу.
Очень важно обратить внимание на то, что эффективность работы выхлопной системы автомобиля во многом зависит от диаметра выхлопной трубы, а также от чистоты глушителя и катализатора. Если хотя бы один из этих элементов будет давать некоторые сбои, выхлопы могут накапливаться в цилиндрах. В результате не только значительно уменьшится мощность двигателя, но и может выйти из строя вся топливная система.
Другие статьи
29 Июня Пила циркулярная электрическая: быстрая и качественная резка древесины
Для распиловки древесины самое широкое распространение получил простой механизированный инструмент — циркулярная пила. Все о том, что такое циркулярная (дисковая) пила, каких типов бывает этот инструмент, как он устроен и работает, а также о правильном подборе и эксплуатации пил — читайте в статье.
22 Июня АКБ: подбор, установка, эксплуатация, техника безопасности
Выбор, замена и обслуживание автомобильного аккумулятора — дело несложное, но требующее определенных знаний и навыков. Вопросы правильного побора АКБ для транспортного средства, его монтажа, правильной и безопасной эксплуатации, а также его технического обслуживания подробно рассмотрены в материале.
15 Июня АКБ: типы, устройство и принцип работы аккумуляторов
Одной из основ электросистем современных автомобилей и иной техники являются источники постоянного тока для работы электростартеров — аккумуляторные батареи. Все об аккумуляторных батареях (АКБ), их существующих сегодня типах, конструкции и заложенных в основе их работы принципах — читайте в статье.
8 Июня Маяк проблесковый: свет предупреждает об опасности
Многие транспортные средства оснащаются специальными светосигнальными устройствами для привлечения внимания и предупреждения об опасности — проблесковыми маяками. О том, что такое проблесковый маяк, как он устроен и работает, а также о правилах его применения, покупке и установке — читайте в статье.
30 Ноября 2022 MEGAPOWER: фильтруем лишнее
Фильтры для легковых автомобилей MEGAPOWER — качественные расходники по оптимальной цене.
25 Августа 2022 Пистолет для подкачки шин с манометром: накачка шин для любителей и профессионалов
Одна из самых частых операций по обслуживанию автомобиля — подкачка шин. Для удобства выполнения этой работы созданы специальные приспособления — пистолеты для подкачки шин с манометром. Все об этих пистолетах, их типах, устройстве, характеристиках и применяемости подробно рассказано в данной статье.
11 Августа 2022 Нагнетатель смазки (солидолонагнетатель): незаменимое оборудование для заправки механизмов консистентной смазкой
Многие узлы автотракторной, сельскохозяйственной и иной техники, а также станков и разнообразного оборудования требуют регулярного наполнения консистентными смазками высокой вязкости. Наиболее эффективно эта работа выполняется специальными нагнетателями смазки, о которых подробно рассказано в статье.
Выхлопная система: устройство и функции
Оснащенный двигателем внутреннего сгорания автомобиль нуждается в системе, через которую бы осуществлялся выпуск отработанных газов. Такая система, названная выхлопной, появилась одновременно с изобретением двигателя, и наряду с ним на протяжении многих лет совершенствовалась и модернизировалась. Из чего состоит выхлопная система автомобиля, и как работает каждый ее компонент, мы расскажем в этом материале.
Три столпа выхлопной системы
Когда топливовоздушная смесь в цилиндре двигателя сгорает, образуются отработанные газы, которые необходимо вывести, чтобы цилиндр снова наполнился необходимым количеством смеси. Для этих целей автомобильные инженеры изобрели выхлопную систему. Она состоит из трех основных компонентов: выпускного коллектора, каталитического конвертера ( нейтрализатора ), глушителя. Рассмотрим каждый из компонентов этой системы в отдельности.
Выпускной коллектор появился практически одновременно с ДВС. Он представляет собой навесное оборудование двигателя и состоит из нескольких труб, которые соединяют камеру сгорания каждого цилиндра двигателя с каталитическим конвертером. Изготавливается выпускной коллектор из металла (чугун, нержавеющая сталь) или керамики.
Так как коллектор постоянно пребывает под воздействием высоких температур отработанных газов, более «жизнеспособными» являются коллекторы из чугуна и нержавеющей стали. Причем, коллектор из нержавеющей стали предпочтительнее, так как в процессе охлаждения агрегата после остановки автомобиля на нем собирается конденсат. В чугунном коллекторе конденсат может вызвать коррозию, а в коллекторе из нержавейки коррозии не возникает. Преимущество керамического коллектора – в его малом весе, но он не может длительное время выдерживать влияния высоких температур отработанных газов и трескается.
Принцип работы выпускного коллектора прост. Отработанные газы через выпускной клапан попадают в выпускной коллектор, а оттуда – в каталитический нейтрализатор. Кроме основной функции отвода выхлопных газов, коллектор помогает камерам сгорания двигателя продуваться и «забирать» новую порцию отработанных газов. Происходит это благодаря разнице давления газов в камере сгорания и коллектора. В коллекторе давление ниже, чем в камере сгорания, поэтому в трубах коллектора образуется волна, которая, отражаясь пламегасителя (резонатора) или каталитического нейтрализатора, идет назад к камере сгорания, и в момент очередного цикла выхлопа способствуют выведению очередной порции газов. Скорость создания этих волн зависит от скорости оборотов двигателя: чем выше обороты, тем быстрее «ходит» в коллекторе волна, и тем скорее камера сгорания цилиндра освобождается от выхлопных газов. Выпускной коллектор – один из наиболее популярных агрегатов для тюнинга.
Из выпускного коллектора отработанные газы попадают в каталитический конвертер или нейтрализатор. Он состоит из керамических сот, на поверхности которых находится слой платиноиридиевого сплава.
Соприкасаясь с этим слоем, из выхлопных газов посредством химической реакции восстановления образуются оксиды азота и кислород, который используется для более эффективного сгорания находящихся в выхлопе остатков топлива. В результате воздействия реагентов катализатора, из него в выхлопную трубу подается смесь из азота и диоксида углерода.
Наконец, третьим основным элементом выхлопной системы автомобиля является глушитель, который представляет собой устройство, предназначенное для снижения уровня шума при выпуске отработанных газов. Он, в свою очередь, состоит из четырех компонентов: трубы, соединяющей резонатор или каталитический конвертер с глушителем, глушитель, выхлопная труба и наконечник выхлопной трубы.
Очищенные от вредных примесей выхлопные газы поступают от катализатора по трубе в собственно глушитель. Корпус глушителя изготовляют из различных видов стали: обычной (срок службы – до 2 лет), алюминизированной (срок службы – 3-6 лет) или нержавеющей (срок службы – 10-15 лет). Он имеет многокамерное строение, при этом каждая камера снабжена отверстием, через которое выхлопные газы поступают в следующую по очереди камеру. За счет такой многократной фильтрации, выхлопные газы глушатся, звуковые волны выхлопа гасятся. Далее газы поступают в выхлопную трубу. В зависимости от мощности установленного на автомобиль двигателя, может варьироваться количество выхлопных труб: от одной до четырех. Последним элементом выступает наконечник выхлопной трубы. Он изготавливается из хромированной стали и выполняет эстетическую функцию. Выхлопная труба и ее наконечники также являются элементами тюнинга автомобиля.
На автомобилях с турбированными двигателями устанавливают глушители меньших размеров, чем на машинах с атмосферными моторами. Дело в том, что турбина использует для работы выхлопные газы, поэтому в выхлопную систему попадает лишь некоторая их часть – вот почему у таких моделей маленькие глушители.
Читайте также о том, как устроен прямоточный глушитель.