Система выпуска отработавших газов устройство и принцип работы

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.

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

В современных автомобилях используются два вида глушителей: резонансные и прямоточные. Оба могут устанавливаться в комплексе с резонатором (предварительным глушителем). В некоторых случаях прямоточная конструкция может заменять передний глушитель.

Конструктивно резонатор глушителя, который также называют пламегасителем, представляет собой перфорированную трубу, находящуюся в герметичном корпусе, разделенном на несколько камер. Он состоит из следующих элементов:

  • корпус (имеет цилиндрическую форму);
  • теплоизоляционная прослойка (выхлопные газы имеют очень высокую температуру);
  • глухая перегородка (для поворота потока газов);
  • перфорированная труба;
  • дроссель (позволяет изменять сечение потока отработавших газов).
Схема устройства
Глушитель в разрезе

В отличие от предварительного, главный резонансный глушитель устроен сложнее. Он состоит из нескольких перфорированных труб, установленных в общем корпусе, которые разделены перегородками и находятся на разных осях (см. рис. Глушитель в разрезе):

  1. передняя труба с перфорацией;
  2. задняя труба с перфорацией;
  3. впускная труба;
  4. передняя перегородка;
  5. средняя перегородка;
  6. задняя перегородка;
  7. выпускная труба;
  8. корпус (овального сечения).

Таким образом, резонансный глушитель использует все виды преобразования звуковых волн различных частот.

Основным недостатком резонансного глушителя является эффект создания противодавления, который возникает в результате перенаправления потока отработавших газов (при его столкновении с перегородками). В связи с этим многие автомобилисты выполняют тюнинг системы выхлопа, устанавливая прямоточный глушитель.

Схема устройства другого типа
Прямоточный глушитель

Конструктивно прямоточный глушитель состоит из следующих элементов:

  1. герметичный корпус;
  2. выпускная и впускная труба;
  3. труба с перфорацией;
  4. шумоизоляционный материал — чаще всего используется стекловолокно, которое отличается устойчивостью к высоким температурам и хорошими звукопоглощающими свойствами.

Выхлопная система

На практике глушитель-прямоток имеет следующий принцип работы: через все камеры проходит одна перфорированная труба. Таким образом, гашение шума путем изменения направления и сечения потока газов отсутствует, а подавление шумов реализуется исключительно благодаря интерференции и поглощению.

За счет беспрепятственного прохождения выхлопа через прямоточный глушитель возникающее противодавление очень мало. Однако на практике большого прироста мощности это не обеспечивает (от 3% до 7%). С другой стороны, у автомобиля появляется характерное для спортивных автомобилей звучание, поскольку присутствующие в нем шумопоглощающие технологии устраняют только высокие частоты.

От того, как работает глушитель, зависит комфорт водителя, пассажиров и пешеходов. Так при длительной эксплуатации повышенный шум может причинять серьезные неудобства. На сегодняшний день установка в конструкции прямоточного глушителя для автомобиля, перемещающегося в городской черте, является административным нарушением, которое грозит штрафами и предписанием о демонтаже устройства. Связано это с превышением норм шума, заданных стандартами.

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.
Читать далее:  Автомобильный термостат виды устройство и принцип работы

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

Система выпуска отработавших газов устройство и принцип работы

Выхлопная система автомобиля связана с работой газораспределительного механизма, а именно с выпускными клапанами и выпускным коллектором. В состав системы входят:

  1. приемная труба (в народе именуемая «штаны»);
  2. катализатор (на двигателях стандарта от евро-2);
  3. резонатор;
  4. глушитель;
  5. датчики (лямбда-зонд).

Также в выхлопную систему может входить сажевый фильтр.

Теперь обо всем по порядку.

  • Приемная труба представляет собой изогнутую, под определенную установку трубу с приваренной подошвой для присоединения к выпускному коллектору или выходу турбонагнетателя. «Штаны» изготавливаются из огнестойкого металла, реже из нержавейки. У двигателей автомобилей повышенной мощности могут применяться несколько приемных труб.
  • Резонатор представляет собой «банку» глушителя, где происходит первый этап разделения потока выхлопных газов, а так же уменьшения скорости выхлопа. Изготавливается так же из огнеупорного металла.
  • Катализатор, устройство очистки выхлопных газов. Выполнен в виде емкости из металла с внутренним огнеупорным слоем. Внутри емкости находится «тело» катализатора, которое можно разделить на две категории – керамическое или металлическое. Керамический катализатор это трехкомпонентный нейтрализатор выхлопа. Первый элемент это проволочная сетка из нержавеющей стали, которая покрывает подушку из керамического материала (второй элемент), обычно это силикат алюминия с частицами слюды. Третий элемент – теплоизоляция, (термоустойчивый корпус с двойными стенками). Металлический катализатор состоит из гофрированной фольги покрытой активным слоем, обычно это палладий или платина. Но в целом его конструкция совпадает с керамическим катализатором.
  • Датчик (лямбда-зонд) – это чувствительный кислородный элемент, устанавливаемый на резьбовое соединение, чувствительным элементом должен соприкасаться с выхлопными газами.
  • Глушитель, это емкость из металла (банка), у которой имеется внутри несколько перегородок, предназначенных для изменения направления потока выхлопных газов и, как следствие, уменьшение уровня шума.

Принцип работы системы следующий: при открывании выпускного клапана, отработанные газы попадают в выпускной коллектор. В бензиновых двигателях они продвигаются дальше по приемной трубе. В дизельных вариантах отработанные газы приводят в действие крыльчатку турбокомпрессора, и только затем попадают в приемную трубу.

Далее газы попадают в катализатор. В катализаторе происходит оседание на поверхность активного элемента вредных примесей. Надо отметить, что катализатор работает только при высокой температуре (от 250 градусов). Контролирует состав отработанных газов датчик лямбда-зонд. Существуют системы выхлопа с двумя датчиками, на входе катализатора и выходе.

Такие системы более точно отражают соотношение топлива и воздуха в смеси. Управляющий сигнал с датчиков подается на систему управления впрыска и в зависимости от содержания вредных примесей регулируется подача воздуха или топлива в цилиндры. После прохождения катализатора выхлоп «гасится» в резонаторе и далее поступает в глушитель. В глушителе резко меняется направление движения выхлопных газов и уменьшается их шум. После выхлопные газы улетучиваются в атмосферу.

Следует отметить, что эффективность отвода выхлопа зависит от диаметра труб, чистоты катализатора и глушителя. В противном случае отработанные газы могут скапливаться в цилиндрах, что приведет к снижению мощности двигателя и в некоторых случаях выходу из строя топливной системы.

Читать далее:  Снятие и ремонт генератора ваз 2110: как снять и разобрать устройство своими руками

Приемная труба

Выпускной коллектор

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.

Данный элемент изготавливается из особо прочного и огнестойкого металла. Обычно он черновой (ржавеет с годами), но на более дорогих авто делается из нержавейки. Если это двигатель с большим объемом камеры сгорания, в конструкции системы может использоваться несколько таких труб. Это делается с целью уменьшения сопротивления газов. В противном случае мотор будет «задыхаться» своими же газами.

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.

Кроме этого, в устройстве имеется слой теплоизоляции с двойными стенками. Почему катализатор так дорого стоит? Помимо керамики, здесь используются дорогостоящие материалы — палладий или платина. Именно эти составляющие преобразуют вредные газы в водород и безопасные пары. Ввиду этого минимальная стоимость нового нейтрализатора составляет 40 тысяч рублей.

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.

Как работает данный элемент?

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.

Задача датчика – определить температуру газов и наличие в них кислорода. На основе считанных данных ЭБУ посылает сигнал на впускной коллектор. При необходимости в цилиндры впрыскивается дополнительная порция топлива. Для чего это нужно? Дело в том, что катализатор полностью работает только при условии повышенных температур (не менее 600 градусов).

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.

Читать далее:  Аурус Сенат 2018-2019 фото цена и характеристики нового люксового седана от Aurus

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.

Устройство выхлопной системы

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.

Лямда зонт

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.

Ремонту гофра не подлежит. Ее меняют либо вваривают кусок новой трубы на ее место. Как показывает практика, уровень шума практически не увеличивается после такого ремонта. Главное – достичь максимальной герметичности в уплотнительных элементах. Ведь прогоревшая прокладка может стать серьезной причиной ухудшения ходовых характеристик автомобиля.

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.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
AutoJiza
Adblock
detector