Система выпуска отработавших газов устройство и принцип работы 1

Выхлопная система автомобиля — как она устроена

Одной из основных систем автомобиля является выхлопная система, которая предназначена для отвода отработанных продуктов сгорания топливной смеси из КС (камеры сгорания). Помимо этого она выполняет несколько других функций, в числе которых снижение шума выхлопов двигателя. Важное внимание выхлопному тракту уделяется при тюнинге. При этом правильный выхлоп оказывает существенное влияние на звук работы автомобиля.

Устройство выхлопной системы автомобиля

Конструктивно устройство выхлопной системы автомобиля реализовано на базе выпускного коллектора, катализатора, резонатора, глушителя, соединительных труб, специального гофра и крепёжных элементов. В системах выхлопа современных автомобилей устанавливается дополнительно датчик кислорода (лямда-зонд), который обеспечивает контроль кислорода в отработанных газах.

Выпускной коллектор

Выпускной коллектор крепится непосредственно на выходное отверстие двигателя с помощью фланца. Он является началом любой системы выхлопа. В коллекторе отработанные газы из каждого цилиндра объединяются в общий поток, который поступает в соединительную трубу. На выходе из камеры сгорания создаётся высокое давление газов и большая температура.

Поэтому для обеспечения требуемой герметичности применяются специальные уплотнительные прокладки, изготовленные из огнеупорного графитового материала. Как правило, уплотнитель обрамлён кольцами из меди, что гарантирует максимально плотное соединение коллектора с двигателем.

Из-за специфики расположения коллектор постоянно работает в экстремальном режиме. Температура потока выхлопных газов может достигать +1000оС и более. После выключения двигателя температура внутри конструкции коллектора резко уменьшается. В такого резкого температурного перепада образуется конденсат, что приводит к образованию ржавчины.

Форма и размеры выпускного коллектора оказывает непосредственное влияние на характер пульсации потока выхлопа. В свою очередь, это сказывается на мощности силового агрегата. Для защиты узлов двигателя и элементов выхлопного тракта от вибрации и колебаний в современных автомобилях предусмотрена специальная виброизолирующая муфта (гофр), выполненная в виде гибкого металлического шланга, смонтированного в стальном кожухе.

Лямбда-зонд

Эффективность работы катализатора определяется степенью концентрации кислорода в выхлопных газах. Оптимальным является соотношение кислорода в топливной смеси 14,7 к 1. То есть, чтобы в выхлопе было минимальное количество вредных веществ, необходимо смешивать 1 часть топлива и 14,7 частей кислорода. Контроль этого соотношения в топливной смеси реализован путём измерения остатка кислорода в выхлопе. Поэтому лямбда-зонд установлен перед катализатором.

Катализатор выхлопной системы

Каталитический нейтрализатор (катализатор) обеспечивает снижение токсичности продуктов выхлопа. Это реализуется путём преобразования токсичных газов и в безвредные в результате восстановления окислов азота, в процессе которого появляется кислород. В свою очередь кислород используется в качестве катализатора для сгорания угарного газа и углеводородов. В зависимости от принципа работы нейтрализаторы могут восстанавливающими или окислительными. В том и другом случае катализатор представляет собой неразборную керамическую конструкцию в виде сот, защищённых специальным покрытием из огнеупорного платиноиридиевого сплава.

Надёжная и прочная конструкция современных катализаторов рассчитана на эффективную работу при пробеге в пределах 150 тысяч километров. Основными причинами преждевременного выхода из строя катализатора могут быть разрушение или повреждение блока-носителя в результате коррозии, загрязнения или оплавления. Оплавиться нейтрализатор может в случае, когда внутри его конструкции происходит догорание определённого количества горючей смеси из-за её неполного сгорания в КС в результате неисправностей в системах подачи топлива и зажигания.

Читайте также:  Щётки на Поло седан; Про щётки

Резонатор

Резонатор обеспечивает снижение шума двигателя, гашение пламени и транспортировку продуктов выхлопа по соединительной трубе к глушителю. Схема выхлопной системы предполагает монтаж резонатора за катализатором. В результате многочисленных испытаний установлено, что качество и эффективность работы резонатора оказывают непосредственное влияние на мощность двигателя. Надёжный и правильно работающий резонатор обеспечивает не только минимальный шум работы двигателя, но и существенно продлевает срок службы всей системы выхлопа.

Роль глушителя в выхлопной системе авто

Глушитель, как и резонатор, предназначен для снижения шумов выхлопа, но конструктивно выполнен по другой схеме. Как правило, он представляет собой металлический бак (ёмкость), внутри которого устроено несколько перегородок. Как вариант, перфорированная труба. В результате неоднократной смены направления потока снижается уровень шума. Внутри банки дополнительно устанавливаются звукопоглотители, изготовленные из специального волокна. В модернизированных типах глушителей внутри конструкции или в средней части перфорированной трубы оборудуются отсек большего диаметра. За счёт этого снижается скорость потока газов, что положительно сказывается на поглощении шума.

Соединительные элементы

Соединительные трубы обеспечивают соединение основных узлов в единый выхлопной тракт. Приёмная труба монтируется между выпускным коллектором и катализатором. Для соединения резонатора с глушителем применяется средняя труба, которая повторяет конфигурацию днища с учётом расположения различных узлов и элементов ходовой части.

Гофр является важным элементом, без которого не обходятся выхлопные системы. Он обеспечивает компенсацию вибрации и колебаний, которые возникают между компонентами конструкции выхлопа. Отработанные газы поступают из двигателя не равномерно. При открытии выпускных клапанов создаётся мощный поток, а при закрытии он прекращается. Чем больше количество цилиндров, тем выше частота колебаний.

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.
Читайте также:  Газовая сварка сущность, технология и способы, видео

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 выпуска отработавших газов: не легкий путь выхлопа

Какую роль играет и что такое система выпуска отработавших газов?

У каждой машины имеется выхлопная труба, знаем, что она нужна далеко не для красоты, хотя автопроизводители очень часто используют её в качестве декоративного элемента.

Как появилась система выпуска отработавших газов?

Было бы здорово, если бы в процессе работы мотор никаких побочных продуктов кроме высокой мощности и хорошего крутящего момента не создавал.

Но, к сожалению двигатели внутреннего сгорания в этой части несовершенны и в систему выпуска выходят внушительные порции ненужного выхлопа, который состоят из продуктов горения топлива.

Читайте также:  Opel Cascada - цена и характеристики, фотографии и обзор

Интересно, что задачей отвода выхлопа и снижения шума работающего силового агрегата инженеры озадачились одновременно с изобретением ДВС.

Правда, в те далёкие годы система выпуска представляла собой трубу с простым глушителем, перед которым был врезан специальный клапан.

Ввиду очень малой мощности двигателей у водителя было две альтернативы – или ехать тихо, или быстро.

Дело в том, что выхлоп, покидающий цилиндр, создаёт обратное давление, на преодоление которого тратится часть мощности.

Поэтому, чтобы ослабить влияние выхлопной трубы и глушителя, первым автомобилистам приходилось открывать клапан, и тогда выхлоп двигателя без каких-либо помех покидал слабенький мотор, не оказывая на него никакого влияния.

Но в таком случае приходилось мириться с оглушительным грохотом, что тоже было не всегда хорошо.

Что ж, отличная задача для инженеров – сделать систему выпуска отработавших газов и тихой, и эффективной, и даже экологичной. Как они с ней справились, рассмотрим далее.

Что придумали современные инженеры?

Современная система выпуска отработавших газов в целом схожа у всех автомобилей и выполняет функции отвода, снижения шума работающего мотора.

А так же фильтра отработавших газов и особо вредных веществ, дабы они не попали в атмосферу.

Как правило, ключевыми элементами конструкции выступают такие:

  • выпускной коллектор или выпускной трубопровод;
  • каталитический нейтрализатор или просто катализатор;
  • сажевый фильтр (если автомобиль с дизельным мотором);
  • глушитель;
  • совокупность труб и патрубков.

Выпускной коллектор

Правильно отработать выпуск, задача выпускного коллектора, поэтому отработавших газов начинается с выпускного коллектора.

Его форма может быть разной, но функция одна – собирать со всех цилиндров продукты горения, которые, к слову, очень горячие.

Из-за этого коллектор изготавливают из чугуна или других жаропрочных сплавов.

Катализатор

Фишкой современных авто, появившейся в угоду экологам, является каталитический нейтрализатор (катализатор).

Это, по своей сути, фильтр, собирающий наиболее вредные вещества – оксид азота, оксид углерода и углеводороды.

Сажевый фильтр

Сажевый фильтр, устанавливаемый на дизелях, играет аналогичную роль. Далее по трубам и гибким соединительным элементам (сильфонам) выхлоп через систему глушения выходит в атмосферу.

Глушитель, патрубки


На самом деле глушителей два – предварительный (резонатор) и основной.

Данные элементы делают всё, чтобы мотор вашего авто звучал тихо и не пугал прохожих и других участников движения своим рёвом.

Все вышеперечисленные важные детали системы выпуска отработавших газов соеденены патрубками.

Конфигурация патрубков у каждой марки автомобиля своя, соответствующая конструкции двигателя и деталей кузова.

Каждому из перечисленных элементов мы посвятим отдельную статью, поэтому внимательно следите за нашими публикациями.

Немного о тюнинге

В завершение скажем несколько слов о тюнинге.

Да-да, система выпуска отработавших газов довольно часто подвергается доработкам, что в итоге отражается не только на звучании, но и на производительности двигателя.

Как мы уже вспоминали ранее, выхлоп двигателя, из-за имеющихся хитросплетений выхлопной системы и её элементов могут создавать обратное давление, из-за чего теряется до 4% мощности.

Поэтому в спортивной технике, а также в машинах, побывавших в руках тюнеров зачастую устанавливают трубы бОольшего диаметра, прямоточные глушители и другие штуки, снижающие влияние этого эффекта.

На этом, друзья, разрешите откланяться. Следите за публикациями о выхлопной системе!

Ссылка на основную публикацию
Сигнализация Старлайн полная инструкция к системе, ее особенности, пошаговая установка и советы по н
Что означают кнопки на брелке сигнализации Старлайн и Шерхан Одним из основных элементов управления современной двусторонней охранной системы является брелок...
Сигнализация Аллигатор с автозапуском инструкция по применению, автосигнализация, пользователя, как
Сигнализация Аллигатор полная инструкция по эксплуатации Бренд «Alligator» был запатентован в Америке в 1997 году. Тогда автосигнализация стала настоящим спасением...
Сигнализация Зонт автосигнализация для автомобиля, авто, стоит ставить или нет
Охранные сигнализации ZONT (Зонт) - состав и характеристики, как выбрать, лучшие готовые комплекты, Для охраны квартиры, офиса или автомобиля нужна...
Сигнализация Томагавк (Tomahawk) TW-9010 инструкция по эксплуатации брелка, настроить автозапуск, пр
Сигнализация tomahawk 434mhz frequency инструкция - Файловый портал Транскрипт 1 Сигнализация с автозапуском tomahawk 434mhz frequency инструкция >>> Сигнализация с...
Adblock detector