Выхлопная система – устройство и основные неисправности

Катализатор

Это, пожалуй, самая сложна и дорогая составляющая в любой системе выхлопа. Корпус данного элемента тоже выполнен из огнестойкого металла. Однако, в отличие от резонатора и приемной трубы, он многослойный. Внутри этой «банки» имеется керамический стержень. Дополнительно катализатор оснащается проволочной сеткой. Она покрывает второй элемент керамического материала.

Кроме этого, в устройстве имеется слой теплоизоляции с двойными стенками. Почему катализатор так дорого стоит? Помимо керамики, здесь используются дорогостоящие материалы — палладий или платина. Именно эти составляющие преобразуют вредные газы в водород и безопасные пары. Ввиду этого минимальная стоимость нового нейтрализатора составляет 40 тысяч рублей.

Схемы глушителей автомобилей

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

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

Резонатор – в чем разница с основным глушителем

Резонатор – по сути тот же самый глушитель, только ставится ближе к двигателю, и воспринимает увеличенную нагрузку. Чем ближе к двигателю находится элемент выхлопной системы, тем выше степень нагрева в этой части выхлопа. Поэтому металл, из которого сделан резонатор, должен обладать высокой прочностью и термостойкостью.

Зачем нужен резонатор на авто? Систему выпуска газов на автомобиле можно сравнить с масляными фильтрами – в принципе, это те же самые фильтры, только в данном случае выхлопная система фильтрует выхлоп от мотора. Резонатор как бы является фильтром грубой очистки, и помимо звука гасит еще искры, летящие от раскаленного выхлопа. Глушитель же является фильтром тонкой очистки – снижает уровень шума до минимума.

Как понизить шум выхлопа

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

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

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

Можно ли убрать резонатор?

Не самое разумное решение по ряду факторов:

• вся система будет работать гораздо громче. Звук за счет своего уровня станет неприятен человеческому уху. Особенно это становиться заметным на низких частотах;
• уровень расхода горючего станет больше, ведь установки деятельности двигателя будут сбиты;
• глушите достаточно скоро станет непригодным для эксплуатации. Глушитель и резонатор напрямую связаны. И при прекращении службы одного элемента температура газов сильно возрастет, что приведет к поломке;
• мощность двигателя станет значительно ниже, так как будет проходить неверное распределение ударных волн газа.

Если есть желание отказаться от прибора, то в таком случае необходим комплексный тюнинг с подстройкой всей выхлопной системы и установкой новых элементов для полноценного функционирования двигателя и глушителя. Даже с учетом возможной поломки автомобиля, некоторые водители просто удаляют деталь без каких-либо модернизаций системы. 

Классификация

Механические резонаторы принято делить на два типа: накопительные и мгновенного действия. 

Особенностью накопительного преобразователя является накопление деятельности внешнего воздействия путем снижения частоты колебаний внутри прибора. Если смотреть с научной точки зрения, то любой резонатор, который имеет частоту собственных колебаний выше воздействующей силы, можно назвать накопительным.

Ярким примером такого принципа являются обычные качели.

Деталь мгновенного действия так называется за счет совершения одного этапа колебаний за период, не превышающий период действия внешней силы. Его мощность можно увеличить путем искажения силы воздействия на входе и на выходе, потребление мощности второстепенных частот и потребление температур внешнего пространства. 

О прямоточной системе

Любой автомобильный глушитель снижает мощность двигателя, создавая значительное сопротивление на пути потока дымовых газов. Такую цену приходится платить за комфорт и практически беззвучный выхлоп. Но для автомобилистов, занимающихся тюнингом своих «железных коней», существует альтернативный вариант – звукопоглотитель прямоточного типа.

Задача данного элемента – снизить потери мощности, продолжая поглощать звуковые колебания от работы двигателя. Прямоток является компромиссным решением, поскольку в угоду мощности он гасит шум не столь эффективно, как штатные элементы авто. Из чего состоит такой глушитель:

• металлический корпус, оснащенный двумя патрубками;
• внутри находится перфорированная прямая труба, соединяющая входное и выходное отверстие;
• между корпусом и трубой заложен звукопоглощающий материал – каолиновая или базальтовая вата.

Звуки, идущие по прямой трубе с отверстиями, частично поглощаются волокном, но другая часть беспрепятственно проходит наружу, ведь перегородки и резонансные камеры отсутствуют. Поэтому автомобили, оборудованные прямотоком, издают рокочущий звук, особенно при нажатии на педаль акселератора.

Высший уровень тюнинга – комбинированная система выхлопа с заслонкой, управляемой из салона автомобиля. С ее помощью поток газов можно переключать между двумя ветками: на первой стоит обычный эффективный глушитель, а на второй – прямоток. Это позволяет использовать мощь мотора только при необходимости, а в обычных условиях ездить по городу без лишнего «рева» из выхлопной трубы.

Чем опасна неисправность выхлопной системы?

Если вы почувствовали, что с выхлопной системой вашего автомобиля что-то не так, то очень важно, как можно скорее обратиться в авторемонтную мастерскую. Почему? Потому что этот дефект таит собой проблему гораздо больше, чем просто раздражение при езде

Это опасность для вас и ваших пассажиров. В этой статье вы узнаете, как определить неисправность выхлопной системы, почему это опасно, и как это может повлиять на производительность вашего автомобиля.

Самый простой способ узнать, не сломана ли ваша выхлопная труба (или система) — прислушаться. Выхлопные трубы — это то, что регулирует звук вашего автомобиля наряду со многими другими вещами. Если вы слышите странный шум, идущий из задней части машины, значит, что-то не так. Возможно, образовалась просто небольшая трещина, но бывает, что весь блок развалился, а водитель этого не заметил.

Если вы предполагаете, что ваша выхлопная труба имеет незначительную утечку, но не можете определить, где именно — есть быстрый способ проверить. Закройте ладонью выхлопную трубу во время работы двигателя на несколько секунд. Убедитесь, что ваша рука полностью закрывает конец трубы, и прислушайтесь. Если двигатель стал звучать как-то по-другому, то это означает, что у вас нет утечки выхлопных газов. Однако, если у вас есть утечка, это вызовет выброс струи выхлопных газов. Проводите данный тест только в течение нескольких секунд, поскольку перекрытие выхлопной системы может привести к повреждению вашего двигателя. Еще один характерный признак неисправности — если вы слышите скрежет позади своей машины. Это означает, что труба висит ниже, чем должна быть или опорная система, удерживающая ее, сломана. Есть вероятность повреждения трубы.

Почему утечка выхлопных газов опасна? Потому что эта неисправность обеспечивает прямой путь угарному газу в пассажирский салон через вентиляционное отверстие в нижней части лобового стекла. Наверняка вы знаете об угарном газе, так что вы должны знать, что впускать этот газ добровольно в кабину вашего автомобиля — не очень хорошая идея. Даже незначительная утечка может вызвать головокружение, головную боль, удушье и тошноту менее чем за два часа. Длительное воздействие может фактически убить вас.

Наряду с опасностью для вас и ваших пассажиров, это также может повлиять на производительность вашего автомобиля. Если выхлопная система нарушена, то и производительность двигателя испортится. Это может отрицательно повлиять на мощность и даже повысить расход топлива. Выпускной коллектор расположен над головками цилиндров и собирает выхлопные газы из каждой, через выпускные клапаны. Он толкает их через одну трубу к каталитическому нейтрализатору, а также сжигает любое излишнее топливо, которое не сгорело в двигателе. Утечка в выпускном коллекторе может сжечь выпускные клапаны, что ставит под угрозу их уплотнения над цилиндрами и влияет на производительность поршней, и, следовательно, двигателя. Если коллектор треснул или имеет пробоину, обратное давление в выхлопной системе будет неправильным, что снижает мощность двигателя.

Если вы видите, что из выхлопной трубы капает жидкость, не паникуйте. Это нормальная и безвредная конденсация водяного пара. Вызвано это тем, что выхлопная система становится горячей, а затем охлаждается, что заставляет влагу собираться или конденсироваться в глушителе и трубах.

Вывод. Старайтесь прислушиваться к вашему автомобилю и чаще проводите визуальную диагностику перед поездкой

Если вам кажется, что ваш выхлоп может быть сломан, важно сразу же обратиться к специалистам. Помните, что игнорирование таких проблем может иметь фатальный исход

C дипломатической поддержкой. Премьера Škoda Octavia нового поколения

Смотреть все фото новости >>

Причины поломок системы рециркуляции

Блок EGR устанавливается на автомобили в течение длительного времени. В специализированных центрах давно имеется перечень основных поломок системы рециркуляции. Основные дефекты – заклинивание клапана, поломка датчика положения, обрыв цепи актуатора, утечка или подсос выхлопных газов. Каждая неисправность имеет несколько возможных причин возникновения.

Выход из строя EGR по причине заклинивания клапана

Образование большого количества сажи сопровождает практически любой процесс горения. Для бензиновых и дизельных моторов загрязняющие вещества оседают в клапане. Соответственно подвижность элемента нарушается. Со временем клапан заклинивает, работа системы в штатном режиме становится невозможной.

Заклинивание клапана возможно в закрытом и открытом положении. В первом случае сажа не поступает в силовой агрегат. Соответственно дорогостоящий ДВС ремонт владельцу не грозит. В противном случае ресурс силового агрегата существенно сокращается, если вовремя не заблокировать EGR. В некоторых случаях в сервисных центрах программно закрывают клапан системы рециркуляции, хотя такой способ и не считается хорошим.

При постоянно открытом положении клапана остатки от процессов горения напрямую попадают в цилиндры силового агрегата. Такое положение является наиболее опасным для двигателя. В штатном положении на высоких оборотах и при большой нагрузке заслонка также закрыта. При этом каких-либо негативных изменений в работе других систем при отключенном клапане EGR не наблюдается.

На силовых агрегатах разных марок и моделей заклинивание клапанов является наиболее вероятной причиной выхода из строя EGR. Оборудование перестает функционировать в штатном режиме и негативно влияет на работу мотора. Основными факторами, влияющими на срок эксплуатации системы рециркуляции, являются:

• Использование масла низкого качества и такого же топлива, особенно если на транспортном средстве установлен дизельный силовой агрегат.
• Отсутствие своевременного технического обслуживания также сказывается на качестве работы системы. Если на авто установлен забитый сажей и смолами фильтр, масло давно не менялось, система быстро выйдет из строя. Если EGR имеет качественную, проверенную конструкцию и своевременно обслуживается, его хватает на 150-180 тысяч километров пробега.
• Еще одной причиной сбоев в работе EGR является дефект силового агрегата. Любая поломка, при которой увеличивается количество выхлопных газов и их состав, неизбежно влияет на срок эксплуатации системы рециркуляции.

Причиной увеличенного износа EGR становятся загрязненный воздухофильтр, недостаточная подача воздуха в камеру сгорания, протечки форсунки или неисправные поршневые кольца. Некоторые владельцы транспортных средств принимают решение устранить поломки EGR, при этом дефекты на силовом агрегате остаются. В таких ситуациях система рециркуляции в скором времени снова начнет сбоить.

Саморазрушение клапана считается еще одной болезнью EGR. Ввиду определенных конструктивных особенностей и специфики работы система рециркуляции может выйти из строя в самый неожиданный момент. При росте температуры в камере сгорания одновременно увеличивается объем оксидов азота и снижается количество твердых частиц сажи. При направлении выхлопных газов на рециркуляцию, снижается количество выбросов оксида азота, но и возрастает объем сажи. В определенный момент сажа забивает фильтрующий элемент и приводит к выходу из строя EGR.

Для разработчиков поиск оптимального баланса между двумя составляющими выхлопных газов является извечной проблемой. Инженерам требуется одновременно выполнить требования экологов и продлить срок эксплуатации силового агрегата. Очень часто интенсивная работа системы рециркуляции приводит к выходу оборудования из строя. Поэтому отключение клапана является одним из лучших вариантов.

К другим дефектам системы рециркуляции относятся разрывы цепи актуатора и выход из строя датчика положения клапана. Заданное и фактическое положение рабочего элемента не совпадают. До начала ремонта потребуется диагностика системы на профессиональном оборудовании. Еще одной поломкой считается проникновение внутрь воздуха. В таких ситуациях система проверяется на герметичность.

Методики устранения дефектов, указанных выше, сильно отличаются. Характер ремонта зависит от типа поломки, марки и модели силового агрегата. Для определения причины ошибки на EGR необходимо провести диагностику на современном стенде. Устранить поломку можно несколькими путями разной степени эффективности.

Назначение выпускной системы автомобиля

Как следует из названия системы, она предназначена для удаления выхлопных газов из мотора. Помимо этой функции данная конструкция служит еще для:

• Гашение звука выхлопа. Когда мотор заведен, в рабочих камерах цилиндров происходят микровзрывы воздушно-топливной смеси. Даже в небольшом количестве этот процесс сопровождается сильными хлопками. Энергии, которая при этом высвобождается, достаточно, чтобы приводить в движение поршни внутри цилиндров. Благодаря наличию элементов с разным внутренним строением шум выхлопа гасится о перегородки, расположенные в глушителе.
• Нейтрализация токсичных отходов. Эту функцию выполняет каталитический нейтрализатор. Данный элемент устанавливается максимально близко к блоку цилиндров. Во время сгорания воздушно-топливной смеси образуются ядовитые газы, которые сильно загрязняют окружающую среду. При прохождении выхлопа через катализатор происходит химическая реакция, в результате которой происходит уменьшение выброса вредных газов.
• Отвод газов за пределы автомобиля. Если установить глушитель сразу возле мотора, то когда автомобиль стоит с заведенным мотором (например, на светофоре или в пробке), отработанные газы скапливались бы под машиной. Так как воздух для охлаждения салона берется из подкапотного пространства, то в этом случае в салон попадало бы меньше кислорода.
• Охлаждение выхлопа. При сгорании топлива в цилиндрах температура поднимается до 2000 градусов. После удаления газов через коллектор они охлаждаются, но даже в этом случае они настолько горячие, что могут травмировать человека. По этой причине все детали системы выпуска изготавливаются из металла (материал имеет большую теплоотдачу, то есть, быстро нагревается и остывает). В результате отработанные газы не обжигают тех, кто проходит мимо выхлопной трубы.

Устройство выхлопной системы

Выхлопная система автомобиля связана с работой газораспределительного механизма, а именно с выпускными клапанами и выпускным коллектором. В состав системы входят:

1. приемная труба (в народе именуемая «штаны»);
2. катализатор (на двигателях стандарта от евро-2);
3. резонатор;
4. глушитель;
5. датчики (лямбда-зонд).

Также в выхлопную систему может входить сажевый фильтр.

Теперь обо всем по порядку.

• Приемная труба представляет собой изогнутую, под определенную установку трубу с приваренной подошвой для присоединения к выпускному коллектору или выходу турбонагнетателя. «Штаны» изготавливаются из огнестойкого металла, реже из нержавейки. У двигателей автомобилей повышенной мощности могут применяться несколько приемных труб.
• Резонатор представляет собой «банку» глушителя, где происходит первый этап разделения потока выхлопных газов, а так же уменьшения скорости выхлопа. Изготавливается так же из огнеупорного металла.
• Катализатор , устройство очистки выхлопных газов. Выполнен в виде емкости из металла с внутренним огнеупорным слоем. Внутри емкости находится «тело» катализатора, которое можно разделить на две категории – керамическое или металлическое. Керамический катализатор это трехкомпонентный нейтрализатор выхлопа. Первый элемент это проволочная сетка из нержавеющей стали, которая покрывает подушку из керамического материала (второй элемент), обычно это силикат алюминия с частицами слюды. Третий элемент – теплоизоляция, (термоустойчивый корпус с двойными стенками). Металлический катализатор состоит из гофрированной фольги покрытой активным слоем, обычно это палладий или платина. Но в целом его конструкция совпадает с керамическим катализатором.
• Датчик (лямбда-зонд) – это чувствительный кислородный элемент, устанавливаемый на резьбовое соединение, чувствительным элементом должен соприкасаться с выхлопными газами.
• Глушитель , это емкость из металла (банка), у которой имеется внутри несколько перегородок, предназначенных для изменения направления потока выхлопных газов и, как следствие, уменьшение уровня шума.

Конструкция и назначение выхлопной системы

Выхлопную систему часто называют глушителем, это не совсем правильно, поскольку глушитель является лишь одним из узлов этой довольно сложной конструкции. Обычно она состоит из следующих элементов:

• выпускной коллектор, в который из цилиндра ДВС выводятся продукты сгорания;
• гофра (сильфон), снижающая вибрации, защищающая кузов от резонанса и предотвращающая преждевременный износ всей системы;
• катализатор (каталитический нейтрализатор), понижающий токсичность выхлопных газов путем их окисления и дожигания несгоревших частичек;
• резонатор, снижающий температуру выхлопных газов и скорость их движения;
• глушитель, сводящий к минимуму уровень шума.

Схема выхлопной системы

Внутри катализатора находятся благородные металлы – родий, платина, иридий, которые контактируют с токсичными частицами, содержащимися в отработанных газах, и окисляют их. Металлы располагаются внутри корпуса в виде скрученной ленты или покрытия многочисленных керамических ячеек, так что площадь их поверхности максимально большая, поэтому контакт происходит активно. Нейтрализатор – самый дорогостоящий элемент выхлопной системы.

Снижение уровня шума начинается в резонаторе, где подавляются пульсации потока, и заканчивается в глушителе. В активных глушителях снижение уровня шума обеспечивается шумопоглощающей начинкой, а в реактивных (резонаторных) – системой камер и перегородок, заставляющих поток газов менять направление.

В турбированных двигателях в состав выхлопной системы включается дополнительный элемент – турбина. Еще одним важным элементом является лямбда-зонд (датчик кислорода), регулирующий состав топливно-воздушной смеси. Обычно их устанавливают парами, на входе в каталитический нейтрализатор и на выходе из него. В некоторых системах, в основном в отечественных автомобилях, вместо катализатора используется пламегаситель.

Выхлопная система предназначена для решения следующих задач:

• вывод продуктов сгорания из цилиндров ДВС;
• защита водителя и пассажиров от их проникновения в салон – выхлопные газы выбрасываются за корму автомобиля, достаточно далеко от салона;
• снижение шума;
• уменьшение вибраций, которые при передаче на кузов вызывают его ускоренный износ;
• повышение экологичности двигателя.

Базовые принципы работы выхлопной системы

Первично с открытием выпускного клапана газообразная среда на огромной скорости начинает стремиться в трубу. За счет высокоскоростного выброса продуктов сгорания образуется внутрицилиндровое низкое давление. Конструктивные особенности механического «мозга» двигателя – распредвала — создают фазу открытия клапанов, что позволяет достичь совмещения моментов впуска/выпуска, при этом низкое давление, образующееся на фоне исхода газов, активизирует топливное заполнение цилиндров силового агрегата. С закрытием выпускного клапана в коллекторе создается зона разряжения, заставляющего работать инерцию газов на лучшее заполнение камеры сгорания смесью. Для упрощения выхлопного процесса на пути волны создается препятствие, возвращающее зону низкого давления от первого цилиндра к головке цилиндров в фазе открытия клапана другого цилиндра. Данный процесс осуществляется посредством равномерных по длине труб, роль препятствия выполняет объединение труб в одну.

Так что дает прямоточная система выхлопа

Постараюсь объяснить простыми словами. Давайте вспомним работу двигателя. Одним из важных циклов является отвод отработанных газов. Происходит это через специальное устройство которое называется глушитель, там они проходят через пламегаситель, затем катализатор, через несколько резонаторов (части глушителя) и после все этого выход через выхлопную трубу. Уже чистые и без лишнего шума, иногда практически не слышно, особенно на дорогих иномарках, где элементов глушения стоит больше, чем на бюджетных авто. Это и есть классическая система «глушения» и переработки газов от двигателя. Практически все современные машины ей оборудованы, наверное слышали про стандарты ЕВРО 4, ЕВРО 5, а скоро будет и шестое поколение – повторюсь все в угоду ЭКОЛОГИИ.

Однако вы не задумывались — сколько сил нужно двигателю, чтобы протолкнуть выхлоп по этой системе? Тут и увеличенный расход и потеря мощности, потому как нужно потратить силы на вывод отработанных газов! Это обратная сторона медали. Попробуйте надуть шарик через обычную трубочку – легко, конечно ДА! А затем попробуйте запихать туда бинт, и также надуть шарик – потратите куда больше сил!

Прямоточная система выхлопа — выкидывает из своего строения всевозможные катализаторы и глушащие элементы. НО НЕ ВСЕ! КАК ДУМАЮТ МНОГИЕ! Выхлоп после двигателя встречается с пламегасителем, который не допускает лишних раскаленных газов в систему, также могут быть и «резонаторы» однако с пониженным сопротивлением. Опять же тюнинговые ателье стараются сделать этот глушитель прямой, без загибов и отводов, чтобы поток отработанных газов шел прямо, с минимальными сопротивлениями (то есть это своего рода «пустая трубочка» и шарик).

Пламегаситель и резонаторы — в этой системе примитивные, без сложных перегородок и разделов, главная задача погасить избыток горячего газа и понизить звуки от выхлопа, но не в коем случае, не задержать поток. Таким образом, достигается улучшенный отвод газов, а соответственно двигатель не тратит силы на их отвод, если сравнить с обычным двигателем то мощности у него реально больше. Этим то и пользуются тюнеры и всевозможные гонщики.

https://youtube.com/watch?v=osu_5loYA0w