Система выпуска – Система выпуска отработавших газов, выпускная или выхлопная система автомобиля
- 09.01.2021
Как эволюционировали глушители автомобилей — журнал За рулем
Глушитель или выхлопная труба — неполные и не совсем верные разговорные названия системы выпуска отработавших газов. Ошибочно считать, что она проделала огромный эволюционный путь за сто с лишним лет своего существования. Ведь основная часть этого пути пришлась на последние двадцать лет. Почему так получилось?
В конце девятнадцатого века от глушителя требовалось только одно — снизить шум, который неизбежно возникает при воспламенении горючей смеси в цилиндрах двигателя. Ну и по возможности отвести в сторонку едкий дым, досаждавший водителю и пассажирам. Самые первые автомобили даже этого делать не умели: движутся — и на том спасибо.
Однако треском выхлопа они беспокоили пеших граждан и пугали лошадей. Поэтому проблему шума инженеры решили без промедления — в отличие от проблемы дыма. Города тогда жили, в основном, углем. Копоть и смрад малочисленных автомобилей мало кого волновали, ибо были слишком ничтожным «вкладом в экологию» на фоне фабричных труб и конского навоза.
На заре эпохи
Считается, что впервые некое подобие глушителя появилось в 1894 году на самодвижущейся тележке Panhard et Levassor. Эффект «акустического фильтра» был настолько ощутим, что его быстро взяли на вооружение все изготовители автомобилей.
Правда, первые несовершенные глушители отбирали изрядную часть мощности у слабосильных моторов. Дабы сохранить хоть какую-то динамику, конструкторы предусмотрели клапан, позволявший выпускать выхлоп напрямую. По рекомендациям властей того времени, в пределах населенного пункта клапан следовало закрывать. А при выезде — «Козлевич открыл глушитель, и машина выпустила шлейф синего дыма, от которого зачихали бежавшие за автомобилем собаки».
По мере роста мощности моторов клапан стал лишним, и в 1930-х годах выпускная система обрела форму, которая по существу не менялась полвека.
Схема среднестатистической системы выпуска отработавших газов бензинового автомобиля. Не менялась десятилетиями — за исключением внедрения нейтрализатора.Схема среднестатистической системы выпуска отработавших газов бензинового автомобиля. Не менялась десятилетиями — за исключением внедрения нейтрализатора.
Варьировались некоторые решения, применялись различные новые сплавы и материалы, но в целом это был все тот же набор металлических труб и «банок». У самых разных автомобилей — дешевых и дорогих, малолитражек и спорткаров — принципиальная конструкция системы выпуска была примерно одинаковая. И многим из нас она хорошо знакома, ибо применялась на Москвичах, Жигулях и Волгах.
Вчера
Выпускной коллектор (приемные трубы, «штаны») собирает выхлоп из всех цилиндров и отправляет в резонатор (пламегаситель), осуществляющий первичную борьбу со звуковыми волнами, «встречая» прямые волны с отраженными. После резонатора следует глушитель — металлическая банка, которая окончательно добивает шум до нужного уровня и попутно корректирует до требуемого тембра. На выходе — выхлопная труба. Та самая, которую при желании можно снабдить хромированной насадкой.
Резонаторов может быть несколько. Волгу ГАЗ-3110, например, оснащали двумя — основным и дополнительным, а глушитель располагался между ними. На многих моделях также применяют металлокомпенсатор («гофру») — короткую гибкую втулку, гасящую вибрации мотора.
Пример лабиринтного реактивного глушителя: звуковые волны рассеиваются в нагромождении труб и перегородок.Пример лабиринтного реактивного глушителя: звуковые волны рассеиваются в нагромождении труб и перегородок.
В ходе инженерного поиска сложилась четкая классификация глушителей. По конструкции — лабиринтные и прямоточные. По используемому принципу шумоподавления — реактивные (основную роль в снижении шума играет интерференция) и диссипативные (шум поглощает стекловолокно или иные специальные материалы, заполняющие полости «банки»). Глушители, где задействованы оба принципа, называют комбинированными. На большинстве машин стоят реактивные лабиринтные, так проще и дешевле.
Прямоточные, как вы догадываетесь, используют в гоночном мире, где даже частичная потеря мощности крайне нежелательна, да и сам шум нужен для хорошего шоу.
Впрочем, и во многих гонках есть жесткие ограничения по уровню шума — слишком громкий автомобиль не допустят к старту. Что касается серийных легковых машин, то для них в России действует ГОСТ Р 52231–2004 «Внешний шум автомобилей в эксплуатации. Допустимые уровни и методы измерения». Он предусматривает верхнюю границу в 96 дБА.
Сегодня
Глушитель — излюбленное место приложения сил мастеров тюнинга, особенно в отношении моделей со спортивным характером.Глушитель — излюбленное место приложения сил мастеров тюнинга, особенно в отношении моделей со спортивным характером.
Система выпуска отработавших газов автомобиля
В соответствии с требованиями законодательства система выпуска отработавших газов снижает содержание загрязняющих веществ в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания. Система выпуска отработавших газов также служит для снижения уровня шума и выпуска отработавших газов в удобном месте автомобиля. При этом потери мощности двигателя должны быть сведены к минимуму. Вот о том, из каких компонентов состоит система выпуска отработавших газов автомобиля, мы и поговорим в этой статье.
Содержание
Компоненты системы выпуска отработавших газов
Система выпуска отработавших газов состоит из выпускного коллектора, компонентов для очистки отработавших газов, шумопоглощающих компонентов и различных соединителей этих компонентов.
Конструкция и компоновка этих компонентов на легковых и коммерческих автомобилях значительно различаются. В системах выпуска отработавших газов легковых автомобилей отдельные компоненты соединятся трубами, и вся система устанавливается под днищем автомобиля (см. рис. «Система выпуска отработавших газов» ). В зависимости от рабочего объема двигателя и типа используемого глушителя система выпуска отработавших газов легкового автомобиля имеет массу от 8 до 40 кг. Поскольку компоненты системы изнутри подвергаются коррозионному воздействию горячих газов и конденсата, а снаружи — влаги и соленой воды, они в основном изготавливаются из высоколегированных сталей.
Нормы Евро-4 требуют установки компонентов для очистки отработавших газов также и на коммерческих автомобилях. Обычно эти компоненты объединены в большую систему и крепятся к раме. Отдельные компоненты описаны ниже на примере системы выпуска отработавших газов легкового автомобиля. Особенности систем выпуска отработавших газов коммерческих автомобилей будут рассмотрены в конце этого раздела.
Очистка отработавших газов автомобиля
Компоненты, предназначенные для очистки отработавших газов, включают каталитический нейтрализатор, необходимый для разложения газообразных загрязняющих веществ, входящих в состав отработавших газов, и фильтр (или сажевый фильтр), предназначенный для фильтрации мелких твердых частиц (в особенности для дизельных двигателей).
Каталитические нейтрализаторы устанавливаются в системе выпуска отработавших газов как можно ближе к двигателю, чтобы они могли как можно быстрее достичь своей рабочей температуры и, следовательно, эффективно работать в условиях городского движения. Решающим фактором здесь является температура каталитического нейтрализатора, которая для трехкомпонентных нейтрализаторов составляет приблизительно 250 °С. Сажевые фильтры также устанавливаются в передней части систем выпуска отработавших газов, чтобы обеспечить более эффективное сжигание задержанных ими частиц сажи при более высоких температурах отработавших газов. Покрытия некоторых каталитических нейтрализаторов, например, нейтрализаторов аккумуляторного типа, предназначенных для нейтрализации оксидов азота (NOx ) крайне чувствительны к температуре и поэтому устанавливаются в области днища автомобиля.
Для двигателей с искровым зажиганием в основном применяются трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы. Дополнительные каталитические нейтрализаторы для нейтрализации NOx устанавливаются только на двигателях с искровым зажиганием с системой прямого впрыска топлива, работающих на бедной смеси. Для дизельных двигателей требуются окислительный каталитический нейтрализатор и сажевый фильтр. Для снижения содержания NOx в отработавших газах требуется дополнительный аккумуляторный каталитический нейтрализатор типа SCR.
Для обеспечения максимально возможного преобразования выбросов в каталитическом нейтрализаторе или эффективной работы сажевого фильтра необходимо оптимизировать поток отработавших газов, поступающих к этим компонентам. Это обычно достигается за счет специальной формы впускной воронки. Для дальнейшей оптимизации распределения требуются такие дополнительные компоненты, как завихряющие или смесительные элементы. Для систем SCR (селективное каталитическое восстановление), в которых в систему выпуска отработавших газов впрыскивается реагент-восстановитель (добавка Adblue), требуется смеситель для обеспечения равномерного распределения газообразного NH3 перед каталитическим нейтрализатором (см. рис. «Распыление и испарение реагента восстановителя в системе SCR» ).
Шумопоглощение в системе выпуска автомобиля
Основной причиной генерации шума являются пульсации газов в двигателе внутреннего сгорания, т.е. вибрации газов, генерируемых в процессе сгорания топлива, и отработавших газов, вытесняемых через выпускные клапаны во время такта выпуска каждого рабочего цикла двигателя. Уровень этого вибрационного шума в некоторой степени снижается каталитическим нейтрализатором и сажевым фильтром. Однако этого оказывается недостаточно для того, чтобы Уровень шума не превышал значений, предписанных соответствующими нормами. По этой причине в средней или задней секции системы выпуска отработавших газов устанавливаются специальные глушители. В зависимости от количества цилиндров и мощности двигателя, в системе устанавливаются один, два или три глушителя. На автомобилях с V-образными двигателями левый и правый блоки цилиндров часто оборудуются отдельными каталитическими нейтрализаторами и глушителями.
Пределы уровня шума для автомобиля в Делом устанавливаются законодательством. Шум, производимый системой выпуска отработавших газов, составляет значительную часть общего уровня шума автомобиля. Это вызывает необходимость уделить особое внимание разработке эффективных глушителей. Хотя основной целью является снижение уровня шума до допустимых пределов, дополнительной целью может быть создание специфичного для данного автомобиля «брендового» звука.
Выпускной коллектор
Важным компонентом системы выпуска отработавших газов является выпускной коллектор (см. рис. «Выпускной коллектор с каталитическим нейтрализатором» ) Он служит для вывода отработавших газов по выпускным каналам цилиндров в систему выпуска отработавших газов. Геометрическая форма и размеры выпускного коллектора (т.е. длина и сечения отдельных труб) оказывает влияние на рабочие характеристики двигателя, акустические характеристики системы выпуска отработавших газов и температуру отработавших газов. В некоторых случаях выпускной коллектор даже имеет дополнительную теплоизоляцию для быстрого повышения температуры отработавших газов до рабочего уровня температуры каталитического нейтрализатора.
Каталитический нейтрализатор отработавших газов в системе выпуска
Каталитический нейтрализатор состоит из впускной воронки, выпускной воронки и монолита (см. рис. «Каталитический нейтрализатор с керамическим монолитом» ). Монолит содержит большое количество очень тонких, параллельных каналов, покрытых активным катализатором. Плотность каналов составляет от 60 до 190 ячеек на кв. см. Принцип действия активного каталитического слоя описан ниже (см. «Каталитическая очистка отработавших газов»).
Монолит может представлять собой металлический или керамический материал.
Металлический монолитный блок
Металлический монолитный блок изготавливается из гофрированной металлической фольги толщиной 0,05 мм, намотка и пайка которой твердым припоем осуществляется при высокой температуре. Благодаря очень тонким стенкам между каналами, металлический монолитный блок оказывает отработавшим газам чрезвычайно низкое сопротивление. Это свойство часто используется на автомобилях с двигателями большой мощности. Металлический монолитный блок может быть приварен непосредственно к воронкам.
Керамический монолитный блок
Керамический монолитный блок изготовлен на основе кордиерита. В зависимости от плотности ячеек, толщина стенок между каналами составляет от 0,05 мм (при плотности 190 ячеек/кв. см) до 0,16 мм (при плотности 60 ячеек/кв. см).
Керамические монолитные блоки обладают чрезвычайно высокой стойкостью к высоким температурам и тепловым ударам. Однако они не могут устанавливаться непосредственно в металлическом корпусе и требуют специальных креплений. Эти крепления необходимы для компенсации различных коэффициентов температурного расширения стали и керамики, и защиты чувствительного монолитного блока от ударов. В процессе производства требуются чрезвычайная осторожность и внимание, в особенности в отношении тонкостенных монолитных блоков (<0,08 мм). Монолитный блок устанавливается на мате, находящемся между металлическим кожухом и монолитным блоком. Монтажный мат изготавливается из керамического волокна. Он обладает высокой эластичностью, что необходимо для сведения к минимуму механических нагрузок на монолитный блок. Монтажный мат также служит в качестве теплоизолятора.
Один каталитический нейтрализатор может содержать несколько монолитных блоков с различными покрытиями. Для обеспечения равномерного прохождения отработавших газов через монолитный блок особое внимание следует уделить форме впускной воронки Внешняя форма керамического монолитного
блока зависит от пространства под кузовом автомобиля и может быть треугольной, овальной или круглой.
Сажевый фильтр
Так же как монолиты каталитических нейтрализаторов, сажевые фильтры могут быть металлическими и керамическими. Методы установки и крепления фильтра в металлическом корпусе аналогичны методам, применяемым в отношении монолита каталитического нейтрализатора.
Так же как монолит каталитического нейтрализатора, керамический сажевый фильтр состоит из большого количества параллельных каналов. Однако, в этом случае эти каналы попеременно перекрыты (см. рис. «Керамический сажевый фильтр» ). Поэтому отработавшие газы вынуждены проходить через пористые стенки сотовой структуры. Сажевые частицы при этом осаждаются в порах стенок. В зависимости от пористости керамического тела эффективность фильтрации этих фильтров может достигать 97%.
Отложения сажи в сажевом фильтре вызывают постепенное увеличение сопротивления потоку. По этой причине сажевый фильтр необходимо периодически регенерировать с использованием двух различных процессов. Детали этих процедур описаны ниже (см. «Очистка отработавших газов», системы управления дизельными двигателями).
Пассивный процесс в сажевом фильтре
В пассивном процессе сажа сжигается в ходе каталитической реакции. Для обеспечения этого процесса служит добавка к дизельному топливу, которая снижает температуру воспламенения частиц сажи до обычной температуры отработавших газов.
Другие варианты пассивной обработки включают сажевые фильтры с каталитическим покрытием или процесс CRT (непрерывная регенерация).
Активный процесс в сажевом фильтре
О ходе активного процесса осуществляется внешний нагрев фильтра до температур, необходимых для выжигания сажи. Этот нагрев может осуществляться при помощи горелки, Установленной перед фильтром, или посредством дополнительного впрыска топлива, Инициируемого системой управления двигателем, и использования предварительного каталитического нейтрализатора.
Глушители системы выпуска отработавших газов
Глушители предназначены для сглаживания пульсаций в потоке отработавших газов и максимально возможного снижения шума на выпуске. В глушителях применяются в основном два физических эффекта — резонанс и звукопоглощение. Глушители различаются в зависимости от используемого эффекта. Однако, в основном в глушителях используется сочетание эффектов отражения и поглощения звука (см. рис. «Принцип действия глушителей» ).
Так как глушители вместе с выхлопными трубами образуют звуковой генератор с собственной резонансной частотой, их расположение влияет на уровни шумопоглощения. Желательно располагать выпускную систему под днищем кузова как можно дальше от кузова, чтобы частота собственных колебаний системы не приводила к резонансным колебаниям в кузове автомобиля. Для максимального снижения звуковых колебаний в кузове и теплоизоляции днища кузова от выпускной системы глушители часто изготавливают с двойными стенками и теплоизолирующим покрытием.
Глушитель резонансного типа состоит из ряда камер различной длины, соединенных друг с другом трубами (см. рис. а, «Принцип действия глушителей» и «Глушитель с встроенным каталитическим нейтрализатором» ). Трубы и перегородки сделаны перфорированными, что позволяет отработавшим газам проходить через них. Разность сечений труб и камер, отклонение отработавших газов и резонаторы, образуемые соединительными трубами и камерами, вызывают наложение звуковых волн и их частичное ослабление.
Таким образом, может быть достигнуто эффективное снижение уровня шума, особенно в диапазоне средних и низких частот. Чем больше в глушителе камер, тем эффективнее процесс глушения шума.
Глушители поглотительного типа
Глушители поглотительного типа имеют одну камеру, через которую проходит перфорированная труба (см. рис. Ь, «Принцип действия глушителей» ). Камера заполнена звукопоглощающим материалом (базальт или стекловолокно). Звуковые колебания через отверстия в перфорированной трубе взаимодействуют со звукопоглощающим материалом и преобразуются в теплоту.
Звукопоглощающий материал обычно состоит из минеральной ваты с длинным волокном и с объемной плотностью от 100 до 150 г/л. Степень глушения шума зависит от плотности, звукопоглощающих свойств материала, а также длины и толщины стенки камеры. Глушение происходит в широком диапазоне звуковых частот.
Выдувание звукопоглощающего материала наружу отработавшими газами предотвращается за счет правильного выбора формы перфораций и благодаря тому, что труба проходит через минеральную вату. Иногда минеральная вата бывает защищена слоем стальной ваты из нержавеющей стали вокруг перфорированной трубы.
Поскольку отработавшие газы в глушителе поглотительного типа в основном проходят по прямой трубе, перепад давления на нем значительно ниже, чем на глушителе резонансного типа.
Конструкция глушителя
В зависимости от наличия свободного пространства под кузовом автомобиля, глушители имеют спирально намотанную оболочку или собираются из полуоболочек.
При изготовлении спирально намотанной оболочки одна или несколько заготовок из листового металла оборачиваются вокруг круглой оправки и соединяются продольными фальцами или посредством лазерной сварки. Затем в оболочку устанавливается полностью собранная и сваренная сердцевина. Она состоит из внутренних трубок, отражателей и промежуточных слоев. Затем наружные слои соединяются с оболочкой посредством фальцовки или лазерной сварки.
Часто глушитель со спирально намотанной оболочкой оказывается невозможно разместить в предусмотренном для него месте ввиду сложной формы доступного пространства в днище автомобиля. В таких случаях используются составные глушители, состоящие из двух полуоболочек, изготовленных методом глубокой вытяжки. Такие глушители могут принимать практически любую требуемую форму.
Общий объем глушителей системы выпуска отработавших газов легкового автомобиля равен приблизительно от восьми до двенадцати рабочих объемов двигателя.
Соединительные элементы системы выпуска
Для соединения каталитического нейтрализатора и глушителей используются трубы. На автомобилях с двигателями очень низкой мощности могут использоваться конструкции, в которых каталитический нейтрализатор и глушитель встроены в один общий корпус.
Трубы, каталитический нейтрализатор и глушители соединяются посредством втулок и фланцев. Многие системы являются полностью сварными, что позволяет ускорить их установку.
Вся система выпуска отработавших газов крепится к днищу автомобиля при помощи эластичной подвески (см. рис. «Подвеска глушителя» ). Так как вибрации от выпускных труб, вызываемые выпуском отработавших газов, могут передаваться на кузов и повышать шумность в салоне, то места крепления системы выпуска должны тщательно выбираться. Неправильно выбранные точки крепления могут создать проблемы с прочностью и, следовательно, долговечностью системы. В некоторых случаях эти проблемы могут быть решены при помощи амортизаторов вибраций. Колебания этих компонентов находятся в противофазе с колебаниями компонентов системы выпуска отработавших газов, эффективно поглощая их вибрацию.
Акустические колебания, генерируемые системой выпуска отработавших газов в точке выпуска газов наружу (задняя выхлопная труба), а также в области глушителей, могут вызывать резонанс кузова. В зависимости от интенсивности вибрации двигателя, могут использоваться разделительные элементы (см. рис. «Разделительный элемент» ), служащие для изоляции системы выпуска отработавших газов от двигателя и снятия напряжений с компонентов системы выпуска отработавших газов. Разделительный элемент включает гильзу, состоящую из отрезков труб, один из которых может перемещаться внутри другого. Поверх гильзы устанавливается гофрированная труба, также называемая чехлом. Гильза служит для защиты чехла и ограничения линейного растяжения. Гофрированная труба выполняет функции разделения/изоляции за счет своей упругой структуры. Гофрированная труба защищена от внешних воздействий при помощи оболочки из проволочной сетки.
Таким образом, система выпуска отработавших газов с одной стороны должна быть достаточно жесткой, чтобы выдерживать вибрацию, а с другой стороны обладать достаточной гибкостью, чтобы в максимальной степени исключить передачу усилий на кузов.
Устройства, задающие акустические параметры глушителей
Используются для снижения отдельных спектральных составляющих нежелательных частот в шуме выпуска. Эти компоненты могут быть использованы для эффективного ослабления звука в тех или иных диапазонах частот.
Резонатор Гельмгольца
Резонатор Гельмгольца состоит из трубы, расположенной вдоль направления движения отработавших газов и определенного присоединенного к ней объема (см. рис. «Резонатор Гельмгольца» ). Объем газа действует в качестве пружины, в то время как газ, находящийся в трубной секции, действует в качестве массы. При резонансной частоте такая система массы и пружины обеспечивает очень высокую степень ослабления звука в узкой полосе частот. Резонансная частота/зависит от величины объема V, а также от длины L и площади поперечного сечения А трубы:
f = c/2π √(A/L·V)
где:
с — скорость звука
Резонаторы λ/4
Резонатор λ/4 включает закрытую с одной стороны трубу, ответвляющуюся от системы выпуска отработавших газов. Резонансная частота f такого резонатора зависит от длины отвода L и определяется как:
f = c/4L
Эти резонаторы также обеспечивают высокую степень ослабления звука в узкой полосе частот вокруг их резонансной частоты.
Заслонки отработавших газов
Заслонки отработавших газов чаще всего устанавливаются в задних глушителях. В зависимости от частоты вращения коленчатого вала или интенсивности потока отработавших газов заслонка открывает или перекрывает перепускную трубу глушителя или вторую выхлопную трубу (см. рис. «Заслонка отработавших газов, управляемая наружным разряжением» ). В результате уровень шума отработавших газов при низких частотах вращения коленчатого вала может быть значительно снижен без потерь мощности при высоких оборотах.
Заслонки могут быть саморегулирующимися в зависимости от давления и скорости отработавших газов или иметь внешнее управление. В последнем случае необходимо обеспечить интерфейс с системой управления двигателем. Это делает систему более сложной, но в то же время расширяет область ее применения.
Системы выпуска отработавших газов коммерческих автомобилей
В системах выпуска отработавших газов коммерческих автомобилей большинство описанных выше компонентов встроено в корпус, который крепится к раме автомобиля. Количество каталитических нейтрализаторов и сажевых фильтров зависит от того, в соответствии с какими нормами законодательства разработана система выпуска отработавших газов.
Система выпуска отработавших газов, отвечающая требованиям Евро-4 и Евро-5
Вообще говоря, сажевый фильтр для систем, отвечающих требованиям Евро-4 и Евро-5 не требуется. В таких системах используются только окислительные каталитические нейтрализаторы и нейтрализаторы типа SCR. В качестве альтернативного решения дизельный двигатель может быть отрегулирован таким образом, чтобы содержание необработанных NOx в отработавших газах не превышало предельных значений, предусмотренных нормами Евро-4 и Евро-5. Однако в этом случае требуется наличие в системе выпуска отработавших газов сажевого фильтра. На рис. «Система выпуска отработавших газов, отвечающая требованиям Евро-4 и Евро-5» показана система выпуска отработавших газов, отвечающая требованиям норм Евро-4, с каталитическими нейтрализаторами типа SCR. В отличие от систем выпуска отработавших газов легковых автомобилей, здесь часто используются несколько каталитических нейтрализаторов, установленных параллельно, с тем чтобы обеспечить требуемую площадь поверхности катализатора в доступном пространстве. Для маршрутизации отработавших газов и глушения шума служат перепускные трубы и отверстия. В зависимости от размера двигателя такие системы имеют объем от 150 до 200 л и массу порядка 150 кг.
Система выпуска отработавших газов, отвечающая требованиям норм Евро-6 и ЕРА10
Для системы выпуска отработавших газов, отвечающей требованиям последних норм (Евро-6 в Европе и ЕРА 10 в США) требуется наличие всех компонентов, т.е. окислительных каталитических нейтрализаторов, сажевых фильтров и каталитических нейтрализаторов типа SCR (см. рис. «Система выпуска отработавших газов, отвечающая требованиям норм Евро-6 и ЕРА10» ). Поэтому такие системы имеют еще больший объем и вес.
В настоящее время используются две концепции. Либо все компоненты размещаются в одном корпусе, либо каталитические нейтрализаторы и сажевые фильтры размещаются в двух различных корпусах. Для обеспечения требуемой очистки отработавших газов используются следующие дополнительные компоненты. Для обеспечения функции SCR (селективное каталитическое восстановление) требуется система дозирования мочевины, сопло (форсунка) которой должно быть расположено в удобном месте системы выпуска отработавших газов. Кроме того, для обеспечения надежной регенерации сажевых фильтров часто требуется наличие дозирующего устройства для впрыска в систему топлива. В обоих случаях расположение этих устройств должно быть выбрано таким образом, чтобы было обеспечено равномерное распределение и испарение жидкой мочевины и топлива. При необходимости, для приготовления добавок используются те или иные мешалки (см. раздел «Очистка отработавших газов»).
В корпусах также необходимо разместить различные датчики. В дополнение к датчикам давления для контроля нагрузки на фильтр, для контроля процесса преобразования NOx требуются датчики температуры и концентрации NOx. Для обеспечения надлежащего качества сигналов при любых условиях работы расположение датчиков в системе выпуска отработавших газов должно быть оптимизировано в зависимости от конструкции системы.
В следующей статье я расскажу о системах впрыска топлива бензиновых двигателей.
Рекомендую еще почитать:
комплекс труб для отвода газов
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.
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
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!
Все что нужно знать о выхлопной системе — журнал За рулем
Обсудим неисправности выхлопной системы и способы их устранения. Стоит ли ее ремонтировать или лучше заменить, а если стоит, то как? Заодно расскажем страшилки о каталитическом нейтрализаторе.
«Козлевич открыл глушитель, и машина выпустила шлейф синего дыма, от которого зачихали бежавшие за автомобилем собаки».
И. Ильф и Е. Петров
Кстати, не задумывались, почему героям наших классиков приходилось открывать глушитель? А дело в том, что глушитель создавал достаточно большое сопротивление отработавшим газам, и чтобы кратковременно повысить параметры маломощных двигателей того времени, приходилось, открыв специальную заслонку, выпускать газы, минуя глушитель.
Выхлопная система
Замечу, что в книге «Разборный автомобиль» ленинградского издательства 1929 года так и написано: глушитель — шумоукротитель.Замечу, что в книге «Разборный автомобиль» ленинградского издательства 1929 года так и написано: глушитель — шумоукротитель.
Решаемые задачи
Очевидно, что вначале система выпуска отработавших газов выполняла всего две функции: отводила газы подальше от водителя и пассажиров автомобиля, а также снижала уровень шума. Современным системам приходится выполнять еще и функцию обезвреживания вредных компонентов выхлопных газов. Рассмотрим, какие меры предусмотрены на современных автомобилях для обеспечения всех требований к системе.
Материалы по теме
Система выпуска отработавших газов тянется от двигателя, расположенного на подавляющем большинстве автомобилей спереди, до заднего бампера машины. На протяжении этого пути вредные вещества преобразуются в нейтральные, для чего необходимо присутствие катализатора. Далее в нескольких акустических камерах происходит сглаживание пульсаций давления, а также значительное снижение температуры газов.
Сами выхлопные газы достаточно агрессивны, в сочетании с водяным паром они образуют кислоты, которые разрушают выхлопную систему изнутри. При коротких поездках вода не успевает испариться, что ведет к сквозной коррозии элементов в нижних точках, где и застаивается влага. Газовую коррозию в условиях высоких температур также нельзя сбрасывать со счетов.
Элементы системы работают при очень высокой температуре: попытки защитить их лакокрасочными покрытиями или антикоррозионными мастиками обречены на провал. После первого же пуска двигателя такие покрытия сгорают. Снаружи на детали воздействуют влага и реагенты, которыми дорожники поливают улицы и шоссе. При этом грязная вода вызывает большие скачки температуры — тепловые удары, которые долговечность явно не увеличивают.
Конструкционные материалы
Рассмотрим конструктивные меры для повышения долговечности системы и материалы, из которых выполняют компоненты выпуска отработавших газов:
- Нержавеющая сталь. Материал дорогой, а потому мало распространенный на автомобилях массового производства. Можно изготовить элементы на заказ. Срок службы — не менее 10–15 лет (кроме металлокомпенсатора).
- Алюминизированная (покрытая алюминием) сталь. Компоненты системы выпуска отработавших газов из этого материала наиболее распространены у отечественных и зарубежных производителей. Срок службы таких глушителей составляет обычно 4–7 лет.
- Обычная конструкционная сталь без покрытия или покрашенная обычной краской. Иногда такие материалы используются для изготовления запасных частей для отечественных автомобилей. Срок службы невелик и составляет от полугода до трех лет.
Эконо
Система выпуска отработавших газов
Особенности устройства
Система выпуска отработавших газов состоит из выпускного коллектора, каталитического нейтрализатора, приемной трубы глушителей, глушителей. Необходимый для работы с регулируемым каталитическим нейтрализатором датчик концентрации кислорода (лямбда-зонд) установлен в корпусе каталитического нейтрализатора.
Приемная труба глушителей крепится к каталитическому нейтрализатору, установленному на фланце выпускного коллектора. Все детали соединены друг с другом с помощью резьбовых соединений и могут заменяться по отдельности. Самостопорящиеся гайки и прокладки после снятия следует заменять новыми. Резиновые кольца крепления элементов системы выпуска и резиновые буфера следует проверять на отсутствие трещин и повреждений, а при необходимости – заменять. При установке новой системы выпуска отработавших газов рекомендуется заменять и все элементы крепления.
Снятие и установка системы выпуска
Автомобили с двигателями рабочим объемом 1,1 и 1,3 л
|
Рис. 2.267. Элементы системы выпуска, расположенные в моторном отсеке двигателя рабочим объемом 1,3 л: 1 – прокладка выпускного коллектора; 2 – выпускной коллектор; 3 – теплозащитный кожух выпускного коллектора |
Элементы системы выпуска, расположенные в моторном отсеке двигателя рабочим объемом 1,3 л, показаны на рис. 2.267.
|
Рис. 2.268. Элементы системы выпуска, расположенные в моторном отсеке двигателя рабочим объемом 1,1 л: 1 – прокладка выпускного коллектора; 2 – выпускной коллектор; 3 – теплозащитный кожух выпускного коллектора; 4 – датчик концентрации кислорода |
Элементы системы выпуска, расположенные в моторном отсеке двигателя рабочим объемом 1,1 л, показаны на рис. 2.268.
Проверка технического состояния
|
Рис. 2.269. Выпускной коллектор |
Проверьте выпускной коллектор (рис. 2.269) на отсутствие повреждений или трещин.
|
Рис. 2.270. Прокладка выпускного коллектора |
Проверьте прокладку выпускного коллектора (рис. 2.270) на отсутствие отслаивания или повреждения.
|
Рис. 2.271. Приемная труба и глушители системы выпуска: 1 – прокладка приемной трубы глушителей; 2 – подушка подвески приемной трубы глушителей; 3 – дополнительный глушитель; 4 – основной глушитель |
Приемная труба и глушители системы выпуска показаны на рис. 2.271.
|
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Снятие и проверку деталей системы выпуска проводите только на холодной системе. |
Снятие
|
Рис. 2.272. Фланец крепления основного глушителя к дополнительному глушителю |
Отсоедините основной глушитель от дополнительного (рис. 2.272).
Снимите основной глушитель, отсоединив подушки подвески.
Отсоедините дополнительный глушитель от основного глушителя.
Снимите дополнительный глушитель, отсоединив подушку подвески.
Отсоедините каталитический нейтрализатор от приемной трубы глушителей.
Отсоедините приемную трубу глушителей от каталитического нейтрализатора (на двигателе, работающем на неэтилированном бензине) или от выпускного коллектора (на двигателе, работающем на этилированном бензине).
Отверните болт хомута крепления приемной трубы глушителей и гайки ее крепления.
Проверка технического состояния
Проверьте глушители и трубы на отсутствие коррозии и повреждений.
Проверьте подушки подвески и ленточные хомуты на отсутствие трещин и признаков старения.
Установка
Установите каталитический нейтрализатор, приемную трубу глушителей, дополнительный глушитель и основной глушитель в порядке перечисления и временно закрепите их.
Затяните крепления элементов системы выпуска, следя за тем, чтобы они не касались кузова.
Автомобили с двигателями рабочим объемом 1,5 и 1,6 л
|
Рис. 2.273. Элементы системы выпуска, расположенные в моторном отсеке: 1 – прокладка выпускного коллектора; 2 – выпускной коллектор; 3 – датчик концентрации кислорода; 4 – каталитический нейтрализатор; 5 – теплозащитный кожух выпускного коллектора |
Элементы системы выпуска, расположенные в моторном отсеке, показаны на рис. 2.273.
|
Рис. 2.274. Приемная труба и глушители системы выпуска: 1 – прокладка приемной трубы глушителей; 2 – подушки подвески приемной трубы глушителей; 3 – дополнительный глушитель; 4 – основной глушитель |
Приемная труба и глушители системы выпуска показаны на рис. 2.274.
Снятие
|
Рис. 2.275. Фланец крепления основного глушителя к дополнительному глушителю |
Отсоедините основной глушитель от дополнительного (рис. 2.275), отвернув гайки крепления и вынув болты.
Снимите основной глушитель, отсоединив подушки подвески.
|
Рис. 2.276. Соединительный хомут приемной трубы глушителей и дополнительного глушителя |
Отсоедините дополнительный глушитель от основного глушителя и приемной трубы глушителей (рис. 2.276).
Снимите дополнительный глушитель, отсоединив подушку подвески.
|
Рис. 2.277. Элементы крепления приемной трубы глушителей к каталитическому нейтрализатору |
Отверните болты хомутов крепления приемной трубы глушителей и гайки ее крепления к каталитическому нейтрализатору (рис. 2.277).
Отверните болт крепления приемной трубы к дополнительному глушителю.
Установка
Установите приемную трубу глушителей, дополнительный и основной глушители в перечисленном порядке, временно закрепите их.
Затяните крепления элементов системы выпуска, следя за тем, чтобы они не касались кузова.
|
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Снятие и проверку деталей системы выпуска проводите только на холодной системе. |
Проверка герметичности системы выпуска отработавших газов
На автомобилях с регулируемым каталитическим нейтрализатором отсутствие герметичности соединений системы выпуска перед датчиком концентрации кислорода может привести к следующим неполадкам:
– трудности при пуске двигателя;
– двигатель останавливается;
– неравномерная работа двигателя на холостом ходу;
– рывки при ускорении.
|
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Условие проверки – двигатель холодный или температуры руки. Для проверки необходим источник сжатого воздуха. |
Пустите двигатель и прослушайте на работающем двигателе систему выпуска отработавших газов на отсутствие утечек отработавших газов.
Остановите двигатель.
Вставьте пистолет источника сжатого воздуха (компрессора) в выхлопную трубу и уплотните тряпкой.
Установите давление сжатого воздуха 6 бар. Включите пистолет.
Покройте средством для определения мест утечек места соединения головки блока цилиндров и выпускного коллектора, выпускного коллектора и приемной трубы глушителя, приемной трубы глушителя и каталитического нейтрализатора и проверьте на образование пузырьков.
Устраните нарушения негерметичности системы выпуска.
Автомобили с каталитическим нейтрализатором в системе выпуска отработавших газов
Автомобили Hyundai серийно оснащают каталитическим нейтрализатором. При его наличии обязательно использование неэтилированного бензина. Автомобили с управляемым каталитическим нейтрализатором, кроме того, должны быть оснащены устройством регулируемого смесеобразования.
Под устройством регулируемого смесеобразования понимается система впрыска топлива, в которой соотношение топливо/воздух может постоянно изменяться в зависимости от условий эксплуатации и содержания кислорода в отработавших газах.
Команды управления устройство смесеобразования получает от датчика концентрации кислорода (лямбда-зонда), который установлен перед каталитическим нейтрализатором или в выпускном коллекторе и обдувается потоком отработавших газов. Лямбда-зонд – это электрический датчик, регистрирующий остаточное содержание кислорода в отработавших газах и выдающий соответствующий электрический сигнал. Величина сигнала позволяет сделать вывод о составе топливовоздушной смеси. В доли секунды лямбда-зонд может выдать соответствующий сигнал на электронный блок управления, за счет этого состав смеси может постоянно корректироваться. Это, с одной стороны, необходимо, так как постоянно изменяются условия эксплуатации (например, полный газ, холостой ход), с другой стороны, потому что
оптимальное дожигание происходит в каталитическом нейтрализаторе только в том
случае, если в отработавших газах имеется достаточное количество частиц углерода (несгоревшего бензина).
Таким образом, чтобы при температуре 300–800 °С в каталитическом нейтрализаторе вообще могло происходить дожигание, в отработавших газах должно содержаться большее количество топлива, чем требуется для полного сгорания в цилиндрах двигателя. В связи с этим при эксплуатации автомобиля, оснащенного двигателем с каталитическим нейтрализатором, расход топлива увеличивается примерно на 5%. Каталитический нейтрализатор находится в моторном отсеке автомобиля на месте переднего глушителя. Нейтрализатор состоит из керамического сотового блока, покрытого благородным металлом-катализатором – платиной или родием. Для крепления чувствительного к ударам керамического блока используется эластичная жаропрочная проволочная сетка.
Используемый каталитический нейтрализатор представляет собой так называемый трехкомпонентный каталитический нейтрализатор. Это означает, что в нем одновременно происходит окисление окиси углерода (СО) и углеводородов (СН) и снижение содержания оксидов азота (NOx).
Правила эксплуатации автомобилей с каталитическим нейтрализатором в системе выпуска отработавших газов
Чтобы избежать повреждения датчика концентрации кислорода (лямбда-зонда) и каталитического нейтрализатора, нужно обязательно выполнять следующие указания.
Обязательно заправляться неэтилированным бензином.
Если по ошибке было залито этилированное топливо, необходимо заменить выпускной коллектор и каталитический нейтрализатор. Перед установкой новых элементов системы выпуска не менее двух раз следует полностью заправить топливный бак неэтилированным бензином.
Пуск прогретого двигателя толканием или буксировкой недопустим. Следует использовать электрический кабель для пуска двигателя. Несгоревшее топливо при воспламенении может привести к перегреву каталитического нейтрализатора и его последующему разрушению.
Следует избегать частых холодных пусков, следующих один за другим. В противном случае в каталитическом нейтрализаторе собирается несгоревшее топливо, сгорающее при нагревании со взрывом, при этом повреждается нейтрализатор.
При трудностях при пуске двигателя не давайте стартеру долго работать, так как во время пуска происходит впрыск топлива. Следует найти и устранить неисправность, а затем пускать двигатель.
При перебоях в работе системы зажигания до определения причины неисправности не допускайте впрыска топлива при пуске двигателя.
Не проверяйте наличие искры при снятом наконечнике свечи зажигания.
Нельзя проводить баланс-тест отключением высоковольтного провода зажигания одного из цилиндров. При отсоединении высоковольтного провода зажигания отдельного цилиндра, даже с помощью специального тестера, несгоревшее топливо будет попадать в каталитический нейтрализатор.
При перебоях в работе системы зажигания избегайте работы двигателя с высокой частотой вращения коленчатого вала. Устраните неисправность как можно быстрее.
Не паркуйте автомобиль на высохшей листве или траве. Температура системы выпуска отработавших газов в месте установки каталитического нейтрализатора очень высокая, излучение тепла происходит даже после выключения двигателя.
При заливке моторного масла необходимо следить за тем, чтобы максимальный уровень масла на щупу не был превышен. В противном случае его излишек может попасть в каталитический нейтрализатор и повредить покрытие или полностью разрушить его.
Полезные сведения и советы
Как уберечь нейтрализатор
Замена отказавшего нейтрализатора обойдется недешево, поэтому хорошо бы заранее знать, как обстоит дело с нейтрализаторами на рынке автомобильных запчастей и какие проблемы возникают при их эксплуатации.
До недавнего времени мы знали о нейтрализаторе только следующее: это такая штука, которая непонятно зачем нужна, непонятно как работает, наш бензин ее «убивает», в общем одни неприятности. Вырезать – и никаких проблем! Но постепенно мы начали привыкать к тому, что нейтрализатор – вещь все-таки небесполезная, по крайней мере мысли о «хирургическом вмешательстве» в систему выпуска отработавших газов посещают все реже и все меньшее количество голов.
Весной, когда сотрудники ГИБДД начинают «борьбу за чистоту воздуха», на нас сваливается еще одна проблема – нужно отрегулировать СО. Владельцы машин, оборудованных нейтрализаторами, об этом даже не задумываются, а посты проверки СО проезжают без дрожи в коленках и боязни за свой кошелек. Правда, тот же кошелек может прилично «похудеть» по другой причине. Штрафы за превышение уровня СО покажутся копеечными по сравнению с расходами на покупку и замену нейтрализатора, если он выйдет из строя. Вот почему надо знать, как с ним обращаться, а для этого сначала следует разобраться, как он устроен и как работает.
Как работает нейтрализатор
При сгорании топливовоздушной смеси образуется ряд вредных для здоровья человека продуктов – оксид углерода (СО), различные углеводороды (СН) и оксиды азота (NО) и пр. Несмотря на то что эти вещества и составляют всего 1% общего объема выхлопа (остальное – это азот, двуокись углерода и водяной пар), они очень вредны и требуют нейтрализации. Существует несколько способов борьбы с вредными составляющими выхлопа, например обеднение смеси, на которой работает двигатель, или рециркуляция отработавших газов, но ни один из них не сравнится по эффективности с результатом работы каталитического нейтрализатора.
Как говорят специалисты, каталитический нейтрализатор – это простое устройство, в котором происходит сложный химический процесс. Внутри корпуса из нержавеющей стали находится керамический или металлический «кирпич» с сотовой структурой. У этого монолита огромная площадь поверхности, причем вся она покрыта тончайшим слоем специального сплава – собственно катализатора, содержащего платину, родий и палладий. Именно эти редкие металлы отвечают за чудесные свойства нейтрализатора, они же определяют его высокую стоимость.
Отработавшие газы «омывают» поверхность монолита, и, когда температура достигает «критического» значения +270 °С, начинается каталитическая реакция. Оксид углерода превращается в двуокись (углекислый газ), углеводороды – в воду и опять же в двуокись углерода, а оксиды азота – в воду и азот. Все это для окружающей среды менее вредно.
Каталитические нейтрализаторы способны довольно эффективно снижать токсичность выхлопа, при этом они практически не влияют на потребление топлива и мощность двигателя. При наличии нейтрализатора слегка возрастает обратное давление выхлопа, от чего двигатель теряет 2–3 л.с., но это практически вся «плата» за очистку отработавших газов. Однако установка каталитического нейтрализатора – не идеальное решение. Теоретически он должен служить бесконечно, так как вышеупомянутые металлы служат лишь катализатором, который при химической реакции, как известно, не расходуется. На практике продолжительность жизни нейтрализатора имеет предел…
Причины отказа нейтрализатора
Отказ каталитического нейтрализатора может произойти по нескольким причинам, хотя обычно это процесс постепенный, уловить который без специального оборудования невозможно.
«Сердцевина» большинства нейтрализаторов изготовлена из керамики – материала, известного своей хрупкостью. Автомобиль может на скорости попасть в выбоину, удариться обо что-то или даже просто «чиркнуть» корпусом нейтрализатора по камню, от чего каталитический «кирпич» может треснуть. После этого потеря «сердцевиной» своих рабочих качеств – дело времени.
Нейтрализаторы нового поколения, содержащие металлический монолит, не столь уязвимы по этой части. Разбить их, конечно, можно, но во всяком случае это не так просто.
Кроме физического разрушения, существует еще одна частая причина выхода нейтрализатора из строя – топливо. Он чрезвычайно чувствителен к составу топлива. Если бензин этилированный, то тетраэтилсвинец, содержащийся в нем, откладывается на активной поверхности каталитического «кирпича» и быстро «загрязняет» ее, от чего всякие реакции прекращаются. Уж, кажется, на заправках и наконечники шлангов ставят разного размера, и раздаточные колонки красят в разные цвета, и пишут об этом на каждом углу, а все равно потребители иногда путают и заливают не тот бензин. А ведь достаточно «сжечь» полбака такого бензина, чтобы «убить» нейтрализатор.
Но не только этилированный бензин – враг нейтрализатора. Его можно погубить и неэтилированным, если неисправна система управления двигателем, не полностью сгорает топливовоздушная смесь или двигатель сильно изношен.
Тройные каталитические нейтрализаторы («тройные» потому, что катализатором служит совокупность трех металлов) устанавливают только на те машины, двигатели которых оборудованы замкнутой системой контроля выхлопа. Перед нейтрализатором установлен датчик концентрации кислорода, который оценивает состав отработавших газов и передает эти данные в центральный блок электронной системы управления двигателя. В зависимости от содержания кислорода в газах центральный блок регулирует состав горючей смеси и зажигание так, чтобы поддерживались их оптимальные значения. Это служит главной защитой нейтрализатора и обеспечивает экономию топлива, высокую экономичность двигателя. Нейтрализатор не переносит больших отклонений в ту или иную сторону в составе смеси. Плохо отрегулированный двигатель с повышенным содержанием углеводородов в выхлопе просто гробит нейтрализатор. Слишком бедная смесь может вызвать резкий перегрев нейтрализатора, от чего снова пострадает монолит, только уже «физически». Таким образом, «жизнь» нейтрализатора зависит от исправности системы управления двигателем.
Многое зависит и от исправности самого кислородного датчика. С «возрастом» он становится «ленивым» или совсем выходит из строя, что сказывается на составе рабочей смеси и соответственно исправности нейтрализатора.
Испортить нейтрализатор может и выхлоп сильно изношенного двигателя, сжигающего масло. Последнее, попадая вместе с выхлопом в нейтрализатор, «запекается» на поверхности монолита, подобно лаку, и не дает нейтрализатору работать.
Есть и другие вредные факторы. Например, свечи. Неподходящие свечи не будут давать полного сгорания, что может вызвать в нейтрализаторе губительную реакцию расплавления.
Будьте осторожны при использовании присадок к бензину или моторному маслу. Большинство водителей об этом не задумываются, а ведь присадки тоже могут вредно воздействовать на нейтрализатор. Если на продукте не написано «совместим с каталитическим нейтрализатором», лучше не рискуйте.
Еще один опасный случай – пуск двигателя буксировкой. При этом может происходить попадание в нейтрализатор чистого бензина. Это отравляет нейтрализатор, а также может вызвать мгновенную реакцию и даже взрыв.
Еще следите за тем, куда едете, старайтесь не попадать в глубокие лужи. Рабочая температура нейтрализатора составляет около +900 °С. Внезапное попадание его в воду может быть фатальным.
В целом замечено, что на срок службы нейтрализатора влияют и условия эксплуатации. Больше страдают нейтрализаторы на машинах, эксплуатируемых в городском режиме, когда двигатель часто пускают и останавливают. Тем не менее при длительной езде с высокой скоростью за городом нейтрализатор также страдает, но уже от перегрева.
Наконец, вы поступите разумно, если станете регулярно осматривать систему выпуска. Если сломаны кронштейны или отвалились резиновые подушки подвески глушителей, выхлопная труба будет вибрировать, передавая на нейтрализатор ненужные нагрузки.
Устройство и принцип функционирования системы выпуска отработавших газов
Выхлопная система (совокупность выхода отработанных газов) — предназначена для вывода отработанной смеси из состава рабочих систем транспортного средства. Помимо основной функции удаления газов, совокупность выхлопа отвечает за снижение шума при работе транспортного средства. Рассматриваемая система производит вывод сгоревших веществ из цилиндров двигательной системы, тем самым охлаждая рабочие компоненты ДВС. Еще одной, не менее важной функцией выхлопной совокупности в составе современного транспортного средства является поддержание уровня экологичности транспортного средства, поскольку именно система выпуска отработавших газов производит частичную очистку сгоревших веществ перед их выпуском в атмосферу.
Поскольку нормы экологии к современным автомобилям постоянно возрастают, продукты современного автомобилестроения имеют более совершенную выхлопную совокупность с хорошими показателями снижения токсичности. В последних моделях транспортных средств между трубкой приема газового потока и резонатором устанавливается катализатор, который отвечает за снижение уровня токсичных веществ перед выпуском газов в атмосферу. Помимо этого, данный элемент способствует более равномерной работе системы, что позволяет снизить уровень шума в ходе ее эксплуатации.
Сегодняшняя совокупность выпуска отработавших газов имеет в себе достаточно большое количество составляющих, среди которых: коллектор выпуска отработанных веществ, нейтрализатор, глушитель, патрубки соединения. Помимо всех указанных компонентов, выхлопная система дизеля оснащается сажевым фильтрующим элементом. Все компоненты выхлопной совокупности находятся в донной части транспортного средства.
Коллектор выпуска отработанных газов.
Данный элемент отвечает непосредственно за отвод сгоревшей топливной смеси из цилиндров двигательной системы. Также коллектор выпуска производит вентилирование рабочих цилиндров движка, поддерживая их оптимальный температурный режим. Несмотря на то что первичная функция выхлопной системы кажется простой и понятной, нельзя недооценивать ее роль в работе двигателя авто. Габариты и форма коллектора выпуска во многом определяет направление газового потока, что также влияет на уровень вибрации при прохождении сгоревшего топлива. В связи с этим выпускной газовый коллектор влияет на производительность двигательной системы.
Поскольку для своевременной подачи новой топливной смеси, необходим регулярный отвод отработанных газов из системы двигателя — процесс вывода сгоревшего топлива должен происходить согласно процессу подачи бензина. В ходе эксплуатации транспортного средства, коллектор выпуска отработанных газов постоянно работает в сложных температурных условиях. Для увеличения срока эксплуатации коллектора выпуска даже при постоянном воздействии высоких температур, его корпус изготавливают из специального чугунного сплава, который является устойчивым к воздействию больших тепловых нагрузок.
Труба глушителя.
Следующим элементом выхлопной системы, который непосредственно соединен с коллектором отвода сгоревшего топлива, является глушащая трубка. Для правильной работы выхлопной совокупности, производители транспортных средств были вынуждены предусмотреть в системе дополнительную изоляцию, для защиты от посторонних воздействий двигательной совокупности. Функцию снижения воздействий, поступающих от двигателя выполняет специальная муфта, изолирующая вибрацию. Данный элемент выходной совокупности транспортного средства имеет вид эластичного шланга, покрытого защитной оболочкой из стали.
Нейтрализатор.
Катализатор выполняет роль снижения уровня токсичных примесей в составе отработанных газов. Данный элемент получил широкое распространение в настоящем автомобилестроении в связи с увеличением требований экологии к транспортным средствам. В зависимости от производителя и марки транспортного средства, форма и место нахождения каталитического нейтрализатора могут различаться. Но, вне зависимости от структуры данного компонента выхлопной системы, его основной функцией остается снижение уровня токсичности в сгоревших газах.
Современные транспортные средства оснащаются более совершенными катализаторами, включающими в себя три фильтрующих компонентов. Такой каталитический нейтрализатор, снижает уровень содержания вредных веществ, входящих в состав отработанной топливной смеси. При такой конструкции выхлопной системы, отработанный газ выходит в окружающую среду практически без остатка углерода, оксида азота и оксида углерода.
Как было сказано выше, выхлопная совокупность транспортного средства, оснащенного дизельным двигателем имеет свои особенности. Основным отличает выходной совокупности на дизеле является наличие сажевого фильтра. Данный фильтрующий элемент, как становится понятно из названия, снижает показатель сажи в составе отработанной смеси перед ее отправкой в атмосферу. В некоторых выходных совокупностях, фильтрующий элемент напрямую соединяется с катализатором. Такая конструкция выходной совокупности зарекомендовала себя как наиболее совершенная и экологичная. Количество систем, контролирующих уровень экологии транспортного средства постоянно увеличиваются.
В составе автомобилей нового поколения, существуют следующие системы, обеспечивающие снижение уровня токсичности сгоревшей смеси: совокупность охлаждения картера, система обратной циркуляции сгоревших газов, система обнаружение паров топливной смеси.
Анализатор кислорода, передает электронному блоку управления двигателем показания воздушного потока в отработанной смеси. Благодаря полученным сигналам, совокупность, контролирующая работу двигателя, производит формирование оптимальной смеси топлива и воздуха. Несмотря на то что анализатор кислорода входит в состав выходной совокупности, основной его задачей остается поддержание правильной работы двигательной системы.
В составе современного транспортного средства как правило находятся несколько анализатора. Один из них находиться перед катализатором, второй размещается сразу после него. Помимо указанных конроллеров, в системы выхода отработанной смеси, как правило, монтируются следующие анализаторы: датчик определения температуры отработанных газов, анализатор оксидов азота. Каждый из анализаторов, расположенных в составе выходной совокупности, принимает участие в формировании топливовоздушной смеси и выполняет важную функцию в ходе эксплуатации транспортного средства.
Глушитель, наиболее известный элемент системы выхода отработанной смеси. Данное устройство отвечает за снижение уровня шума при эксплуатации транспортного средства. Сам глушащий элемент включает в себя несколько составляющих: устройство предварительного снижения шума (резонатор) и элемент основного подавления шума. Небольшая совокупность постоянно изменяет направление движения газов, что приводит к уменьшению шума при выходе смеси.
Нередко, в ходе эксплуатации транспортного средства можно заметить посторонний шум, вызванный механическим повреждением одного из компонентов глушащего элемента. В случае большинства неисправностей, поврежденный элемент выхлопной системы заменяют на новый. При наличии специального оборудования и необходимых навыков для проведения сварочных работ, можно выполнить восстановление глушителя своими руками.
Зная основные элементы и принцип работы выхлопной системы, можно быстро определить причину неисправности и своевременно принять необходимые меры!
Система выпуска отработавших газов имеет относительно простое устройство, что дает возможность устранить большую часть поломок своими руками. Лучшим решением при повреждении того или иного элемента совокупности будет его замена. В большинстве случае, восстановленный глушитель быстро выходит из строя и подлежит обязательной замене.
Назначение, устройство и работа системы выпуска отработавших газов
Категория:
Устройство эксплуатация камаз 4310
Публикация:
Назначение, устройство и работа системы выпуска отработавших газов
Читать далее:
Назначение, устройство и работа системы выпуска отработавших газов
Система предназначена, для выброса в атмосферу отработавших газов, частичного отвода тепла от двигателя, а также для снижения шума при работе двигателя.
Она состоит из двух выпускных коллекторов, двух приемных труб, гибкого металлического рукава, глушителя.
Каждый выпускной коллектор обслуживает один ряд цилиндров и крепится к блоку цилиндров тремя болтами. Коллекторы соединены с головками цилиндров патрубками. Разъемное выполнение соединения коллектор-патрубок-головка позволяет компенсировать тепловые деформации, возникающие при работе двигателя.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Рис. 52. Индикатор засоренности воздухоочистителя:
1 — диск; 2 — красный бара бан
Рис. 53. Схема системы питания двигателя воздухом и выпуска отработавших газов:
1 — газоотводящая трубка сапуна; 2 — сапун; 3 — маслосливная трубка сапуна; 4 — впускной воздухопровод двигателя; 5 — выпускной коллектор; 6 — глушитель
Приемные трубы объединены тройником и соединены с глушителем гибким металлическим рукавом, который компенсирует погрешности сборки и температурные деформации деталей системы. В каждой приемной трубе установлена заслонка вспомогательного тормоза.
На автомобиле установлен комбинированный активно-реактивный глушитель. Активный глушитель работает по принципу преобразования звуковой энергии в тепловую, что осуществляется установкой на пути газов перфорированных перегородок, в отверстиях которых поток газов дробится и пульсация затухает. В реактивном глушителе используется принцип акустической фильтрации звука. Этот глушитель представляет собой ряд акустических камер, соединенных последовательно.
Рис. 54. Система выпуска отработавших газов:
1 — двигатель; 2 — левая приемная труба; 3 — правая приемная труба; 4 — пневматические цилиндры вспомогательного тормоза; 5 — вспомогательные тормоза; 6 — тройник; 7— рукав приемных труб; 8 — глушитель; 9 — рама
Отсос газов из картера двигателя осуществляется через сапун и газоотводящую трубку. Сапун установлен на двигателе. Удаление газов, проникающих в картер двигателя, происходит за счет разности давлений в картере двигателя и атмосферного.
—
Система выпуска отработавших газов предназначена для отвода в атмосферу отработавших газов, снижения шума их выпуска, частичного отвода тепла от двигателя и отсоса пыли из воздушного фильтра. Для уменьшения противодавления на выпуске, из цилиндров двигателя отработавшие газы отводятся вначале раздельно из каждого цилиндра с последующим соединением их в один поток.
Система выпуска отработавших газов автомобилей КамАЗ-5320 и КамАЗ-4310 включает в себя два выпускных коллектора, две приемные трубы, гибкий металлический рукав и глушитель.
Выпускной коллектор обслуживает один ряд цилиндров. Он изготавливается из серого чугуна и состоит из четырех выпускных патрубков и коллектора. Выпускные патрубки соединяют коллектор с выпускными отверстиями головок цилиндров. Патрубки крепятся с наружных сторон головок блока тремя болтами к каждой головке, коллекторы — тремя болтами к блоку. Разъемное выполнение соединения коллектор — патрубок — головка позволяет компенсировать тепловые деформации, возникающие при работе двигателя» и повышает герметичность стыков. Уплотнение прилегающих фланцев выпускных патрубков к головкам блока обеспечивается устанавливаемыми между ними металлоасбестовыми прокладками.
Приемные трубы изготовлены из специальной стали, стойкой против коррозии, от воздействия высоких температур и химических агрессивных веществ, содержащихся в отработавших газах. С одной стороны они через уплотнительные прокладки соединяются с фланцами коллекторов, с другой стороны объединены тройником и через гибкий металлический рукав соединены с глушителем. В каждой выпускной трубе установлены заслонки моторного тормоза.
Гибкий металлический рукав компенсирует температурные деформации деталей системы и погрешности сборки вследствие нарушения соосности деталей.
Глушитель активно-реактивный предназначен для уменьшения шума выпуска отработавших газов и отвода их в направлении, наименее мешающем водителю, транспортным средствам, и пешеходам. Он изготовлен из листовой стали и подвешен эластично снизу к раме автомобиля. Конструкция глушителя неразборная. Внутри корпуса глушителя размещены перегородки и перфорированная труба. Активная часть глушителя работает по принципу преобразования звуковой энергии в тепловую за счет установки на пути газов перфорированной трубы, в отверстиях которой происходит дробление: потока газов и затухание его пульсации. В реактивной части глушителя используется принцип акустической фильтрации звука в ряде последовательно соединенных акустических камер, образованных. перепородками.
Газы, выходящие из глушителя через эжектор, создают разрежение в трубопроводе, соединенном с полостью первой ступени очистки воздушного фильтра- посредством патрубка отбора, пыли.
Система выпуска отработавших газов автомобиля Урал-4320 имеет конструктивные отличия, связанные с установкой узлов вспомогательной тормозной системы, газоотборника заслонки отключения эжектора и клапана для преодоления глубоких бродов.
Глушитель прикреплен хомутами к раме. Приемные трубопроводы глушителя: фланцами через, прокладки соединены с выпускными коллекторами и кронштейном прикреплены к коробка передач. Возможные смещения приемных труб воспринимаются компенсаторами. Эжектор трубой соединен с патрубком отсоса шли из воздушного фильтра. В трубе смонтирована заслонка отключения эжектора. На приемных трубах глушителя установлены заслонки вспомогательной тормозной системы с пневматическими цилиндрами управления ими. Подробнее конструкция и работа вспомогательной тормозной системы рассмотрены в главе «Тормозные системы». В левую приемную трубу вварен газоотборник, используемый для дезактивации и дегазации автомобиля. При преодолении брода на конце выпускной трубы установлен клапан с заслонкой. Шарнир заслонки при установке клапана должен находиться сверху. В процессе движения усилиями выхлопных газов заслонка клапана открывается, обеспечивая их выход. В случае внезапной остановки двигателя заслонка закрывается и предохраняет систему выпуска газов от попадания воды.
Рис. 2.50. Система выпуска отработавших газов автомобиля Урал-4320:
1—клапан для преодоления брода; 2 — выпускная труба; 3 — эжектор; 4— труба эжектора; 5 — хомут; 6 — корпус эжектора; 7 — заслонка эжектора; 8 — рычаг заслонки эжектора; 9 — газоотборник; 10, 13 — тормозные механизмы (заслонки) вспомогательной тормозной системы; 11,15—пневматические цилиндры привода заслонок вспомогательной тормозной системы; 12—приемные трубы глушителя; 14 — кронштейн; 16 — компенсаторы; 17 — глушитель; 18 — хомут; 19 — корпус вспомогательной тормозной системы; 20 — заслонка вспомогательной тормозной системы
При работе двигателя и открытой заслонке эжектора в трубопроводе и полости воздушного фильтра создается разрежение, обеспечивающее отсос пыли в выпускную трубу глушителя. В случаях преодоления брода или использования комплекта специальной обработки автомобиля для предохранения фильтрующего элемента воздушного фильтра заслонка эжектора закрывается, рычаг заслонки эжектора при этом устанавливается перпендикулярно к продольной оси трубопровода. При переводе рычага заслонки эжектора через среднее положение заслонка эжектора под действием пружины закрывает отверстие. После преодоления брода или отключения газоотборника заслонка эжектора должна быть открыта, при этом рычаг заслонки эжектора должен быть установлен вдоль трубопровода;.
Рекламные предложения:
Читать далее: Техническое обслуживание системы питания топливом
Категория: — Устройство эксплуатация камаз 4310
Виды ламп в фарах автомобиля
Освещение автомобиля обеспечивается двумя основными составляющими: конструкцией фар и лампочками. Оптика современных автомобилей проектируется на основе законов светотехники и обеспечивает максимально удобное освещение. От владельца автомобиля в плане изменения конструкции фар ничего не зависит. Единственное, что можно сделать, это улучшить качество света путём выбора используемых лампочек. Чтобы ответить на вопрос: «Какие лампочки поставить в фары?», сначала рассмотрим их разновидности.
Проблемы как поменять лампочку в фаре для опытного автолюбителя не существует. Практически каждый из них сможет помочь и дать ценные рекомендации. Принцип замены лампочек в фарах различных типов идентичен, за исключением некоторых особенностей. Рассмотрим общий порядок на примере автомобиля ВАЗ:
На фото: салон Mercedes-Benz Concept X-Class «Powerful Adventurer»
