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.

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.

Система выхлопа автомобиля

Выхлопная система автомобиля также требует особого внимания. Казалось бы, что эта часть не так важна в работе двигателя, но не тут то было. От качества функционирования системы выхлопа авто зависит и мощность ДВС, и расход топлива, и выбросы вредных веществ в атмосферу.

Принцип работы выхлопной системы автомобиля

Своевременному и качественному выводу выхлопных газов отводится большая роль. Потому что, если вовремя отработанные газы не будут удаляться, то они будут оставаться в камерах сгорания цилиндров и заполнять некоторый объем, а значит, это приведет к потере мощности двигателя и нестабильной работе.

Выхлопная система состоит из нескольких секций, соединенных между собой крепежными болтами.

Назначение всех секций:

• выведение из камер сгорания цилиндров мотора все выхлопные газы;
• уменьшение шума работы силового агрегата (двигателя) во время работы;
• уменьшение уровня токсичности в отработанных газах;
• недопущение попадания в салон машины выхлопных газов.

Простая конструкция выхлопной системы выводит газы по трубам. Все наверное знают, что если глушитель или труба глушителя продырявится, то шум работы двигателя увеличивается в несколько раз.

Уровень токсичности понижается за счет установки в выхлопную систему катализаторов. За работой катализатора следит датчик лябда-зонд. В дизельных агрегатах используется сажевый фильтр для уменьшения выбросов вредных веществ.

Некоторые снимают этот датчик сами и устанавливают обманку лябда зонд.

Как в бензиновых, так в современных дизельных ДВС используется турбонагнетатель, который загоняет смесь из кислорода и отработанных газов, которые он всасывает из выпускного коллектора. На корпусе выпускного коллектора таких машин устанавливается датчик, которые регулирует подачу в турбину выхлопных газов.

Конструкция выхлопной системы автомобиля

В строение системы выхлопа современных машин входят около 5 элементов, каждый из который выполняет свою функцию. В схему выхлопной системы входит:

1. Выпускной коллектор.
2. Приемная труба выхлопных газов, она же «штаны».
3. Каталитический нейтрализатор или катализатор.
4. Пламягаситель или резонатор.
5. Глушитель.

Выпускной коллектор

Выпускной коллектор служит для приемки отработанных газов из камер сгораний цилиндров. Материал: чугун или нержавеющая сталь, или керамика.

Приемная труба

Приемная труба, которую обычно называют штанами служат для объединения выхлопных газов, поступивших из разных цилиндров в один общий коллектор. Дальше смесь выхлопных газов проходит через катализатор. На этом участки часто устанавливают гофру, чтобы гасить вибрации, которая передается на конструкцию выхлопной системы двигателем через жесткое соединение.

Катализатор или каталитический нетрализатор

Катализатор напоминает пчелиные соты из керамики. Сверху катализатор покрыт сплавом иридия и платины. Такие вещества позволяют вступать в химическую реакцию с веществами, содержащимися в выхлопных газах. Здесь происходит разделение на кислород и оксид азота. Отделенный чистый кислород помогает сжигать остатки топливно-воздушной смеси, в результате этого к глушителю подается азото-диоксидоуглеродная смесь. Датчик лябда зонд передает данные работы катализатора на блок управления (ЭБУ). Похожий датчик устанавливается на выпускной коллектор, чтобы анализировать показатели токсичности газов, которые поступили в катализатор.

Резонар или пламегаситель

Это устройство служит для уменьшения температуры отработанных газов. Понижение температуры происходит за счет ячеистой конструкции.

Глушитель

Конечной секцией вывода выхлопных газов является глушитель. В его корпусе находится перфорированная труба (то есть труба с отверстиями), задача которой уменьшить шум.Все секции соединяются между собой болтами через фланцы. Соединения частей должны быть герметичными, поэтому устанавливаются термостойкие уплотнители.

Виды неисправностей и ремонт выхлопной системы автомобиля

Многие автолюбители усовершенствуют выхлопную систему. Этим занимается, в основном, молодежь, которые любят тюнинговать свои тачки. Одним из вариантов такого тюнинга — это удаление резонатора и установка прямоточного выхлопа.

Запрещается эксплуатировать автомобиль без выхлопной системы. Это и опасно, и разрушит двигатель.

Видео

Как заменить выхлопную систему своими руками на автомобиле ВАЗ.