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.

Как устроен глушитель автомобиля

Современный глушитель в автомобиле, не смотря на кажущуюся простоту конструкции, является высокотехнологичным устройством в задачу которого входит не только отвод отработанных газов из выхлопной системы, но и понижения уровня шума, которое осуществляется за счет обрезания переменных импульсов высокого и низкого давления выхлопных газов, образующихся в результате работы двигателя.

Из статьи вы узнаете, какие типы автомобильных глушителей бывают, их устройство и конструктивные особенности. Поговорим про конструкцию глушителей ВАЗ 2101/2107/2109/2110, Ока, УАЗ, а также рассмотрим, как сделать устройство своими руками.

Где находится и принцип его работы

Глушитель устанавливается на днище автомобиля в конце выхлопной системы.

Как правило, перед ним, ближе к двигателю, устанавливается резонатор, который уменьшает низкочастотные колебания и в выхлопной системе играет роль дополнительного компонента.

Не смотря на, казалось бы, небольшие размеры устройства, звуковая волна проходит через него несколько километров. Достигается это наличием внутри глушителя лабиринтов, которые ослабляют звуковые волны.

Чем больше расстояния проходит волна, тем больше энергии она теряет и тем меньше становиться звук.

Чтобы разобраться из чего состоит глушитель, нужно понять, какие виды устройств бывают и чем они отличаются друг от друга.

Виды автомобильных глушителей

Современные глушители делятся на три вида: диссипативные, реактивные и комбинированные.

В свою очередь вышеперечисленные виды делятся на два типа: прямоточные и лабиринтные.

Относятся к типу прямоточных глушителей и имеют не сложную конструкцию.

1. Корпуса;
2. Перфорированной трубы;
3. Впускного и выпускного патрубков;
4. Специального жаропрочного звукопоглощающего наполнителя;
5. Стальной сетки;
6. Все это соединяется цельносварными стыками.

Принцип работы прост – создающие звук выхлопные газы попадают из перфорированной трубы в камеру где поглощаются жаропрочным звукопоглощающим материалом в результате чего энергия звуковых колебаний преобразуются в тепловую энергию. Часто в качестве такого материала используется минеральная вата, металлическая стружка, стекловата.

Преимуществом такого глушителя является то, что, в зависимости от конструкции, он позволяет увеличить мощность двигателя на 5 – 7%, ведь сопротивление для выхода отработанных газов практически отсутствует.

Недостаток – повышенная шумность, поэтому такие изделия прежде всего являются тюнинговыми и редко используются на обычных автомобилях, как правило, только на спортивных.

Конструктивно поглощающие глушители могу быть:

1. Стронгеры или «louvered core glasspack». Представляют из собой трубу с выдавленными вовнутрь лепестками металла. Считаются мало эффективными в плане продувки и используются редко. Ошибочно ставятся вместо катализатора.
2. С внутренним диффузором. Не дорогие изделия имеющие свои плюсы и минусы. В плане снижения шумности они эффективнее других аналогов, но вот в плане продувки наоборот. Единственный ощутимый здесь плюс – низкая цена.
3. С перфорированными конусами имеющие разную длину — относиться к комбинированному решению. Конуса ввариваются в основную перфорированную трубу благодаря чему значительно снижается шумность и при этом проток газов вполне удовлетворяет многих.

Принцип работы таких глушителей основан на эффекте гашения отражаемых волн друг друга, что и приводит к снижению шумности.

В данной конструкции наполняющий материал не предусмотрен, вместо этого в корпус ввариваются дополнительные трубы, камеры и перегородки хаотично отражаясь от которых звуковые волны гасятся.

Но такие глушители редко можно встретить на тюнинговых и спортивных автомобилях, так как их конструкция не позволяет добиться хороших результатов в плане аэродинамичности, причина — большая турбулентность выхлопных газов.

Также в плане проектирования реактивные аналоги сложны поэтому в основном изготавливаются в заводских условиях.

Схемы и краткие характеристики реактивных глушителей представлены ниже.

В данном виде воплощены конструкторские решения от реактивных и диссипативных глушителей. Для примера можно взять устройства с перфорированными конусами (смотрите выше).

Обладают хорошей КПД в плане понижения шумности, но вот в плане протока газов тут показатели низкие.

Из каких материалов изготавливаются

Глушители всех типов могут изготавливаться из:

1. Нержавеющей стали;
2. Алюминизированной (сплав алюминия со сталью);
3. Обычной черной стали.

Из нержавеющей стали изделие может прослужить, при активной эксплуатации автомобиля, от 6 до 10 лет, так как наименее подвержено коррозии.

Реализуются на рынке в высоком диапазоне цен, их большой плюс – не смотря на высокую цену, выпускаются массово и можно подобрать к большинству марок автомобилей.

Из алюминизированной стали изделия реализуются в среднем диапазоне цен, они тоже достаточно прочные, но их трудно подобрать к конкретной марке авто, так как выбор на рынке не велик (выпускают только несколько компаний).

В гаражных условиях такой глушитель сделать проблематично. Основное преимущество – большой срок службы до 6 лет, мало подвержены коррозии.

Изделия из черной стали выпускаются массово, так как самые дешевые. Их можно сделать и гаражных условиях для любой марки авто, но вот служить они будут 3, максимум 5 лет, дальше агрессивная среда и ржавчина сделают свое черное дело.

Устройство глушителя (схема)

Частично устройство глушителя было уже рассмотрено, теперь больше углубимся в тему.

Вы уже, наверное, поняли, что отличительных особенностей у глушителей много, нет устройств с одинаковой конструкцией, каждый производитель вносить свои новшества, чтобы улучшить конструкцию своего детища.

Основная цель – максимально уменьшить звук без потери мощности двигателя.

В обычном серийном автомобиле глушитель забирает от 5 до 7 % мощности. Чтобы добиться абсолютной тишины, нужно либо наращивать, либо устанавливать дополнительное устройство с резонатором, а это заберет еще от 5 до 7 % мощности. В сумме получается 10 – 15 %, которые никто терять не хочет.

Т.е. оказывается не так просто сделать идеальный глушитель, чтобы и шума было мало и мощность не терялась.

В большей мере на конструкцию изделия влияют:

1. Объем двигателя;
2. Тюнинговый или обычный мотор установлен;
3. Марка автомобиля и его назначение (спортивный или обычный);
4. Кто производитель.

Классический глушитель у большинства автомобилей состоит из:

1. Входной и выходной труб;
2. Внутренних труб;
3. От двух и более расширительных камер;
4. Внутренних перегородок;
5. Резонатора Гельмгольца.

Звук, попадающий во внутрь устройства через входную трубу, отражается от стенок и проделывает путь более 1 км постоянно ослабевая.

Резонатор же служит для того, чтобы ослабить самую мощную составляющую звуковой волны, с которой не справляется обычный лабиринт.

Камеры в глушителе имею разный размер потому что длина звуковых волн тоже разная.

Входная труба, как правило, имеет дырочки и считается рассеивающей, так как попадая в нее звук частично рассеивается в первой камере.

Волны хаотичное перемещаются в пространстве отражаясь от стенок и постоянно теряют энергию. Это происходит за счет силы трения о молекулы воздуха.

Чем большая часть волны остается в первой камере, тем больше происходит ослабевание волны.

Оставшиеся волны проходя во вторую рассеивающую камеру при этом им не просто перейти из узкой трубы в открытое пространство так как по закону акустики звуковая волна как бы сталкивается со стеной из воздуха.

Часть волны не в состоянии попасть во вторую камеру и отражается назад от границы раздела сред и частично поглощает встречный поток.

Те же волны, которые смогли попасть во вторую камеру, беспорядочно отражаются от стенок поглощая друг друга и теряют энергию при трении о воздух.

Но главная составляющая звуковой волны проходит дальше и попадает в резонатор Гельмгольца.

Звуковой волне снова приходится выходить из узкого пространства в свободную камеру, и она как бы давит на воздух в резонаторе создавая воздушные колебания.

Таким образом создается обратная звуковая волна, имеющая ту же частоту, что и исходная. Они сталкиваются и разрушают друг друга.

Часть волн, оставшихся во второй камере, попадает в еще одну трубу и переправляются в третью камеру.

Там снова происходит потеря звука на трении об воздух, и лишь после этого ослабленная волна попадет в выходную трубу, а оттуда наружу.

Устройство глушителей ВАЗ 2101/2107/2109/2110/2015

Несмотря на то, что принцип работы у всех глушителей ВАЗ классика и более поздних моделей одинаковый, конструктивные отличительные особенности все же у них есть.

Для примера рассмотрим устройство глушителя на ВАЗ 2101.

В изделии предусмотрено три камеры, общее устройство представлено ниже:

1. Верхний полу-корпус;
2. Теплоизоляция;
3. Кожух;
4. Перегородки правой и левой камер;
5. Впускная труба;
6. Передняя перегородка;
7. Перфорированная выпускная труба;
8. Перфорированная труба внутренняя;
9. Кожух трубы впускной перфорированной;
10. Перегородка задняя;
11. Полу-корпус нижний;
12. Выпускная труба;
13. Передняя труба выхлопной системы;
14. Основной глушитель;
15. Ремень для подвески;
16. Подушка подвески;
17. Выпасная труба.

Устройство глушителя поздних моделей на примере ВАЗ 2110.

1. Труба приёмная;
2. Кронштейн;
3. Хомуты;
4. Резонатор;
5. Подушки подвески;
6. Основной глушитель;
7. Труба выпускная;
8. Перфорированная задняя труба резонатора;
9. Задняя перегородка;
10. Передняя перегородка;
11. Перфорированная передняя труба резонатора;
12. Корпус;
13. Передняя перфорированная труба;
14. Впускная труба;
15. Выпускной патрубок;
16. Корпус;
17. Задняя перегородка;
18. Средняя перегородка;
19. Задняя перфорированная труба;
20. Перегородка передняя.

ВАЗ 2114/2115

Каких-либо новшеств в глушителях ВАЗ 2114/2115 нет, те же 4 камеры и три перегородки, три перфорированные трубы и одно выходная труба с увеличенным диаметром.

Как правило сгнивает метал выходной трубы, оттуда и издается дребезжание.

Дальше рассмотрим устройство глушителя на примере УАЗ Патриот.

Сначала идет верхний кожух корпуса, под которым находиться слой стеклоткани.

Внутри находится три камеры, отделенные двумя перегородками, две перфорированные трубы без зауженных участков. Вибропоглощающие материалы отсутствуют.

Внутренний диаметр выходной трубы 52 мм, входной – 53 мм. Внешний диаметр входной трубы 57 мм, выходной 55 мм. Длина корпуса 50 см.

Больше ничем особенным глушитель УАЗ Патриот не отличается. Сильно гудит и ржавеет внутри.

Автомобиль ОКА

Глушитель Лада ОКА расположен перпендикулярно к кузову авто.

Внутри устройства имеются три камеры и две перегородки, три перфорированные трубы. Особых новшеств в конструкцию изделия внесено не было поэтому принцип работы остается неизменным.

Признаки выхода глушителя из строя

Первое, что водитель заметит, это:

1. Повышенный шум работы двигателя и нестабильная его работа;
2. Понижение мощности мотора;
3. Копоть из выхлопной трубы;
4. Появление звонких звуков под автомобилем;
5. Увеличенный расход топлива;
6. Появление посторонних запахов в салоне;
7. Частые головные боли у водителя и пассажиров, их, при недлительном воздействии, может вызвать окись углерода. Длительное воздействие газа на организм может привести к смерти.

Осмотрите глушитель на наличие проржавелых отверстий, возьмите рукой и пошатайте в стороны, если прогорели перегородки или перфорированные трубы, то они будут греметь.

Что делать если прогорел глушитель читайте здесь.

Появившиеся ржавые отверстия старайтесь сразу же заделывать, способов очень много, но желательно сразу же менять изделие на новое.