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!
Устройство выхлопной системы автомобиля
Выхлопная система автомобиля (система отвода выхлопных газов) — это, что уже и так понятно из названия, система выпуска отработавших газов. Выхлопная система, вопреки частым мнениям, очень важная система автомобиля. В ее функции входит:
- Снижение токсичности отработавших газов (положительно влияет на экологию)
- Подавление шума (снижает уровень шума)
- Вывод горячих, токсичных газов за корму автомобиля (предотвращает попадания токсичных газов в салон)
Помимо этого выхлопная система создает необходимое сопротивление выхлопных газов, что влияет на эксплуатационные характеристики автомобиля. Также системы удаления выхлопных газов, особенно спортивные выхлопные системы, играют немаловажную роль во внешнем виде автомобиля, а также в звуке, создавая приятный тембр.
В простонародье, выхлопную систему, практически всегда называют просто «глушитель». Но это не совсем верно, так как глушитель это всего лишь одна из составляющих выхлопной системы. Система удаления выхлопных газов состоит из:
- коллектора (соединяет несколько выхлопных выходов в один);
- приемной трубы (соединяет коллектор с катализатором или гофрой);
- гофры (снижает вибрации передаваемые от двигателя)
- катализатора (преобразовывает токсичные газы в безвредные);
- резонатора (снижает уровень шума);
- средней трубы (соединяет резонатор с глушителем);
- глушителя (выполняет ту же функцию, что и резонатор, но устроен несколько иначе и в качестве звукопоглощающего материала использует особенное волокно).
Рассмотрим работу выхлопной системы более подробно. После сгорания топливной смеси, остается много несгоревших токсичных газов, под высоким давлением они попадают в коллектор, задача которого соединить все выхлопные выходы в один. Коллектор обычно создает высокое сопротивление для отработавших газов, поэтому очень часто, в тюнинге и спорте, штатный коллектор заменяется на так называемый «паук». По сути это тот же коллектор, но имеет более плавные изгибы для снижения сопротивления потоку газов. После коллектора газы попадают в приемную трубу, в которой температура может достигать 1000 о С. Из приемной трубы газы попадают через гофру в катализатор, главная задача которого дожечь не сгоревшие вредные соединения и преобразовать токсичные газы в безвредные. В большинстве автомобилей он также снижает уровень шума и придает выхлопу приятный звук. После катализатора уже относительно безвредные газы попадают в резонатор, который значительно снижает уровень шума, далее по средней трубе (которая зачастую имеет странную, причудливую, хитрую, извитленную форму, так как она должна повторять геометрию днища кузова и оставлять место для других агрегатов автомобиля) газы попадают в глушитель, который также снижает уровень шума, как и резонатор, но имеет несколько другое устройство.
Причины выхода выхлопных систем из строя
О том, что выхлопная система автомобиля неисправна и требует ремонта, может сказать любой автолюбитель, так как неисправная система выхлопных газов сопровождается:
- громким «ревом»;
- снижением мощности двигателя (ухудшается тяга и ускорение);
- нестабильной работой двигателя (скачки оборотов на холостом ходу)
- попаданием выхлопных газов в салон автомобиля;
- появлением копоти на деталях
Поэтому, с ремонтом выхлопной системы нельзя откладывать, тем более что ремонт «запущенной» системы выхлопных газов обойдется в гораздо большую сумму. Чаще всего причиной выхода выхлопной системы из строя является коррозия и механические повреждения. Ржавчина «съедает» корпуса глушителей, катализаторов и резонаторов, а так же промежуточные трубы и сварочные швы крепления деталей. Как правило, это происходит из-за постоянных, сильных перепадов температур, попадания на выхлопную систему воды, соли и реагентов, скапливающегося конденсата внутри глушителя и резонатора, а так же из-за содержащихся в системе активных химических соединений.
Поделиться:
Устройство глушителя автомобиля
Без выхлопной системы нормальная работа двигателя внутреннего сгорания практически невозможна. Глушители для автомобилей являются неотъемлемой частью цикла сгорания топлива, и рассчитываются под характеристики определенного мотора. Для автомобилей, снятых с производства, или не поставляющихся официально, замена элементов выхлопа обходится в ряде случаев дорого. Специалисты GSAvto подберут для вас универсальный глушитель из нержавейки с правильными параметрами. Кузова современных авто имеют плотную компоновку, поэтому зачастую этот элемент разделяют на несколько частей. Возможна установка передней (резонатор) и даже средней секции, если пространство под днищем ограничено. Задний глушитель (самая крупная часть) размещается, как правило, в районе багажника, рядом с бензобаком или запасным колесом. Поскольку его корпус сильно нагревается, остальные элементы автомобиля защищаются тепловыми экранами.
Назначение и устройство глушителя
Для чего нужен глушитель?
- Снижение шума от работающего двигателя. Сгорание топлива в цилиндрах представляет собой серию микровзрывов, с соответствующим звуком. Система выхлопа практически полностью нейтрализует этот шум.
- Уменьшение скорости движения отработанных газов. Если этого не сделать, из выхлопной трубы будет «дуть ветер», как из компрессора, создавая неудобства остальным участникам движения.
- Снижение температуры выхлопа. Задняя часть глушителя оканчивается трубой, из которой выходят горячие газы. После прохождения через систему выпуска их температура становится безопасной для окружающих.
- Вывод выхлопных газов за пределы контура авто. Все системы выпуска устроены таким образом, чтобы вертикально поднимающиеся газы (автомобиль не двигается, ветра нет) не попадали в салон естественным путем, и не скапливались под днищем.
Конструкция глушителя
В корпусе расположено несколько секций заданного размера и геометрии. В этих камерах происходит гашение звуковых колебаний за счет сталкивания волн в противофазе. При этом возникают механические вибрации, которые погашаются волокнистым термостойким материалом. Им заполняют полости вокруг секций.
Помимо акустических камер применяется метод разрыва трубы. В камеру входит патрубок, развернутый под небольшим углом. Рядом с ним располагается выходной патрубок. Прежде чем устремится на выход, выхлопные газы охлаждаются в акустической камере и теряют силу звукового давления.
Система лабиринта. Представляет собой несколько секций, в которых вход и выход располагаются не напротив друг друга. Выхлоп, «путешествуя» по лабиринту, теряет силу и звук. Большая площадь стенок помогает рассеять тепло. В автомобилях достаточно места для установки крупного корпуса выхлопной системы. Это позволяет снизить шум и температуру до минимума. А вот глушители для мотоциклов должны быть более компактными, и в конструкции сложно предусмотреть несколько элементов. Поэтому шум мотоциклетного выхлопа сильнее.
Тюнинговые решения
Снижение шума и скорости выхлопных газов уменьшают мощность двигателя. Это небольшая плата за комфорт и безопасность. Если вы хотите сделать авто более спортивным, в сервисе GSAvto можно установить прямоточный глушитель. В его конструкции нет сложных камер и секций – только перфорированная труба. Поэтому поток газов не встречает сопротивления. Но и шум будет гораздо выше, как у гоночных авто. Мы подберем оптимальный размер для вашего кузова, и новый глушитель даст возможность свободно «дышать» мотору.
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.
