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.

Устройство глушителя автомобиля в разрезе

Автомобиль должен не только хорошо ехать, но и отменно звучать. Хорошая машина красивая во всех отношениях и красота это частично зависит и от звуков, которые техника издает. Эффектный звук закрытой двери, с благородным низким призвуком, приглушенное поклацывание реле поворотов, плотный шорох встречного ветра на скорости 180 км/ч. И, конечно, звук выхлопа. Именно глушитель формирует первое впечатление об автомобиле и о глушителе будем сегодня говорить.

Содержание:

Задачи глушителя автомобиля

Труба. Выхлопная, но труба. Простейшее на первый взгляд устройство, но от системы выхлопа зависит очень многое. Не только эстетическое звучание выхлопа, но и динамика автомобиля, и расход топлива, и комфорт в салоне, и наличие вибраций. Следовательно, если кто-то среди ночи спросит, для чего в автомобиле нужен глушитель, каждый уважающий себя автомобилист без запинки ответит:

• для снижения уровня шума работы двигателя;
• для уменьшения температуры выхлопных газов;
• для отвода отрабротанных газов за пределы автомобиля;
• для уменьшения уровня вредных выбросов в атмосферу.

Хотя последний пункт носит довольно условный характер.

Выхлопная труба работает в адских условиях. Температура отработанных газов на выходе из выпускного коллектора может достигать 800 градусов, а то и больше. Поэтому металл, из которого выполнен глушитель, должен не просто быть прочным, а и иметь некоторые термостойкие качества. Кроме температуры, на стенки выхлопной системы действует огромное давление, а высокая скорость перемещения выхлопных газов вызывает существенные звуковые колебания.

Как понизить шум выхлопа

Звуковая волна способна перемещаться в пространстве значительно быстрее газов, поэтому в конструкции глушителя огромное значение имеет его схема шумоподавления. Физические колебания от звуковых волн передаются на стенки выхлопной системы, а ее конструкция выполнена таким образом, что она преобразует звуковую волну в тепловую энергию, которую выхлопная труба, как радиатор, отдает атмосфере.

Снижение уровня шума глушителя невозможно добиться без создания некоего сопротивления отработанным газам, вследствие чего часть мощности двигателя, довольно незначительная, расходуется на преодоление это сопротивления. Чтобы минимизировать потери мощности, к которым неизбежно приводит шумоподавление, разработан прямоточный глушитель.

Он имеет минимум перегородок, не так сильно противодействует прохождению выхлопных газов и снижению их скорости, поэтому и звучит он совсем по-другому.

Технологии звукопоглощения

Выхлопная система, а в частности глушитель, может использовать одну или сразу несколько технологий звукопоглощения:

• изменение сечения потока газов;
• изменение направления движения газов;
• поверхностное поглощение звуковой волны.

В зависимости от того, какие частоты преобладают в спектре звука выхлопа двигателя, такой метод звукоподавления и применяют. У примеру, для подавления низких частот эффективно применение нескольких резонаторных разнообъемных резонаторных камер. Применение разного сечения входных и выходных труб хорошо борются с высокими частотами. А в принципе, глушитель, как хороший музыкальный инструмент, настраивается исключительно под конкретную марку двигателя. Тогда и эффективность шумоподавления гораздо выше, и меньше падения мощности.

Схемы глушителей автомобилей

Устройство глушителя автомобиля в разрезе позволяет проследить, как именно реализована функция звукоподавления в каждом конкретном глушителе. В прямоточных, к примеру, никогда не применяется метод изменения направления движения газов, а стандартный глушитель использует повороты от 90 до 360 градусов. Изменение амплитуды колебаний звуковой волны реализовано за счет перфорирования внутренних труб. Именно этими внутренними трубами, их диаметром, диаметром и частотой расположения отверстий, можно заглушить шум практически во всем спектре частот.

Но только комплексное использование этих методов может гарантировать высокую эффективность работы всей системы выпуска в целом. Поэтому в современных автомобилях применяют от одного до шести разных глушителей. Основные — это резонатор и главный глушитель.

Основные элементы системы выхлопа

Резонатор глушителя устанавливается сразу после приемной трубы и катализатора, а в задачи его входит нивелирование пульсаций потока газов. В разрезе он выглядит, как перфорированная труба, помещенная внутрь металлической камеры большего диаметра. Труба может изменять сечение на пути от входа до выхода газов.

Главный глушитель может иметь конструкцию посложнее и на нем лежит основная функция по шумоподавлению. Современные системы могут иметь в устройстве задней банки глушителя практически все схемы реализации шумоподавления. Камера, через которую проходит основная труба, может иметь несколько секций, в каждой из которых происходит шумоподавление на своем уровне. Как правило, эти камеры заполнены термостойким волокнистым материалом, что еще больше демпфирует вибрации и поглощает звуковые колебания.

Конструкция автомобильного глушителя постоянно развивается, а мы стараемся следить за новостями из конструкторских бюро самых прогрессивных автопроизводителей и тюнинг-ателье. Оставайтесь с нами, и пускай ваши глушители только ласкают слух заядлых автомобилистов. Удачных всем дорог!