Выхлопная система автомобиля

Автомобиль состоит из множества узлов. От стабильной работы каждого из них зависит производительность, динамика, мощность, безопасность. Выход из строя одной детали может повлечь за собой серьёзные последствия вплоть до ДТП.

Безусловно, каждый водитель знает, что сердцем автомобиля является двигатель. Но его работа не была бы возможной без качественной выхлопной системы. Чтобы понять её важность проведём параллель с биологией. Вы знаете, что благодаря лёгким поддерживаются дыхательные процессы в организме. Они также отвечают за выведение углекислого газа из крови. Если этого не происходит, то начинается кислородное голодание.

Само собой, ни к чему хорошему недостаток кислорода в крови привести не может. В худшем случае нарушается работа мозга, которая, в свою очередь, может привести к смерти. В случае неисправности выхлопной системы авто всё не так трагично. Но потеря мощности и увеличенный расход топлива гарантированы. Именно поэтому важно понимать, как работает этот узел, чтобы при необходимости осуществить ремонт.

Важной функцией выхлопной системы авто является уменьшение шума от работы двигателя. Также нельзя обойти вниманием такие важные функции, как улучшение эксплуатационных качеств ДВС и очистку отработанных газов перед выбросом в атмосферу.

История создания

Первые модели двигателей внутреннего сгорания создавали просто оглушительный рёв. К тому же они были весьма маломощными и позволяли автомобилям развивать крайне небольшую скорость в сравнении с современными суперкарами.

Чтобы немного увеличить мощность автомобилестроители того времени создавали выхлопные системы авто таким образом, что отработанные газы попадали в атмосферу сразу через специальный клапан. Это устройство представляло собой примитивный аналог глушителя, установка которого позитивно сказывалась на мощности и экономичности.

Водитель сам должен был открывать клапан выхлопной системы, чтобы отработанные газы вышли наружу. При этом раздавался оглушительный свист, пугающий всех вокруг. Также это действие сопровождалось чёрными клубами дыма .

Из-за слишком громкой работы выхлопной системы сложилось некое противостояние между горожанами и водителями. В результате правительства всех стран издали закон, запрещающий открывать клапан в черте города.

Естественно, находчивые автомобилестроители не могли упустить такой шанс опередить своих конкурентов. Разработка более тихой выхлопной системы для авто начала набирать обороты.

Первый прототип глушителя был создан пионерами автомобильной отрасли компанией The Reeves Pulley Co. Автором же самого изобретения является Милтон Ривз. Произошло это в 1896 году. Учёный создал систему перегородок, которая была призвана минимизировать шум, создаваемый ДВС.

Конечно же, за более чем 100 лет глушитель для выхлопной системы авто прошёл множество модернизаций. Одну из главных осуществил французский инженер Юджин Гудри. Это произошло не так давно. В 1962 году учёный подал патент на каталитический глушитель. Именно эта конструкция является основой для современного устройства, отвечающего за уменьшение шума.

Основная конструкция осталась неизменной. Всё те же перегородки в значительной мере уменьшали звук работы двигателя. Но теперь для их создания использовались дополнительные материалы, увеличивающие эффективность работы всей выхлопной системы. Мало того, все эти элементы помещались в закрытые системы.

Если же говорить про общую структуру выхлопной системы авто, то за последние 50 лет она особо не менялась. Небольшие доработки были сделаны в начале 2000-х, но они также касались глушителя. Появились конструкции с изменяемым потоком. Это позволило модерировать шум ДВС для разного количества оборотов.

Также к интересным нововведениям можно причислить электронные глушители. Они служат для того, чтобы сделать шум ниже, используя для этой цели специальные наушники. Эта модификация позволила конструкции сделать ещё один небольшой технологический шаг в будущее.

Как работает выхлопная система авто

Устройство

Чтобы понять, как работает выхлопная система автомобиля нужно более подробно рассмотреть её устройство. Сама конструкция тесно связана с функционированием механизма, отвечающего за распределение газа. Сам механизм состоит из выпускных клапанов и коллектора.

В состав выхлопной системы авто входят такие конструкционные элементы:

Также не стоит забывать про сажевый фильтр, который делает выхлопную систему для авто безопаснее для экологии. Это каноническая схема выхлопной системы авто. Естественно, что производители могут вносить в конструкцию дополнительные элементы и модификации, чтобы добиться большей производительности.

Приемная труба выхлопной системы авто — это изогнутая конструкция с приваренной подошвой. Она присоединяется к выпускному коллектору. В некоторых модификациях можно наблюдать соединение с турбонагнетателем.

Материалом приёмной трубы выхлопной системы авто служит огнестойкий металл. Хотя иногда производители могут использовать нержавейку, но подобные случаи довольно редки. Автомобили с повышенной мощностью имеют по несколько труб.

Резонатор по форме напоминает банку. Именно в нём разделяются потоки выхлопных газов. Также этот элемент в значительной мере уменьшает скорость выхлопа. Материалом изготовления служит огнеупорная сталь.

Катализатор очищает выхлопные газы. По внешнему виду устройство напоминает металлическую ёмкость. Внутренний слой делается огнеупорным. Главным элементом конструкции считается тело. Оно, в свою очередь, делится на керамическое и металлическое.

Керамический катализатор состоит из трёх компонентов, которые помогают нейтрализовать выхлоп:

1. Первый элемент представляет собой простую проволочную сетку. Она обычно делается из нержавеющей стали.
2. Сетка покрывает керамическую подушку, которая также является вторым элементом. Её составляющие элементы силикат алюминия и слюда.
3. Завершает конструкцию катализатора теплоизоляция. В действительности это простой корпус, который отличается высокой теплоустойчивостью и имеет двойные стенки.

Металлический катализатор выхлопной системы авто покрывается слоем палладия или платины. В основе лежит гофрированная фольга. Во всех остальных элементах конструкция сходна с керамическим аналогом.

Лямбда-зонд устанавливается на резьбовом соединении. Его основная задача фиксировать количество кислорода в отработанных газах и передавать информацию в блок управления. На её основе осуществляются определённые корректировки работы ДВС.

Глушитель представляет собой простую ёмкость из металла. Внутри размещаются перегородки и специальные материалы, способствующие понижению шума при работе двигателя авто. Главная задача устройства — модерация потока отработанных газов.

Все элементы конструкции выхлопной системы авто работают друг с другом в тесном взаимодействии. Выход из строя одного элемента приводит к тому, что вся система начинает сбоить. Именно поэтому автомобильные производители тратят много времени и средств, чтобы создать по-настоящему надёжную структуру.

Принцип работы

Принцип работы выхлопной системы авто не отличается особенной сложностью. Мало того, он не сильно изменился с самого внедрения данного конструкционного элемента в автомобиль.

Выхлопная система авто всё так же работает благодаря выпускному клапану. Когда этот механизм открывается, отработанные газы попадают в выпускной коллектор. Дальше всё зависит от типа ДВС.

Если в авто установлен бензиновый двигатель, то выхлопная система отправляет газы по приёмной трубе. В дизельных ДВС всё происходит немного по-другому. Отработанные газообразные вещества заставляют крыльчатку вращаться. Естественно, это в значительной степени повышает КПД устройства.

Из приёмной трубы авто газообразные вещества перенаправляются в катализатор. Там происходит оседание вредных примесей. Точнее, активных элементов . Сам элемент конструкции способен нормально работать только при температуре от 250 градусов и выше.

За химический состав газа отвечает лямбда-зонд. В идеале выхлопная система авто имеет сразу два датчика. Один находится на входе в катализатор, а другой на выходе. Это позволяет обеспечить высокую продуктивность работы системы.

Главный плюс систем с двумя датчиками заключается в более точном отображении данных. Подобная структура позволяет с большей точностью фиксировать соотношение воздуха и топлива.

После того как лямбда-зонд соберёт информацию, он отправляет её в блок управления. На основе полученных данных выдаются команды для системы, отвечающей за впрыск топливной смеси в цилиндры двигателя. Точнее, происходит регулировка соотношения воздуха и топлива.

Как только, отработанные газы проходят катализатор — происходит «гашение» выхлопа. В итоге газообразное вещество, поступившее в глушитель, представляет куда меньшую опасность для экологии.

Пройдя все элементы схемы выхлопной системы авто, отработанные газы улетучиваются в атмосферу. Во многом эффективность работы этого узла зависит от толщины труб, которые также представляют важную часть механизма. Мало того, катализатор и глушитель должны быть достаточно чистыми. В противном случае выхлоп может быть затруднён.

Если катализатор и глушитель засорены, то отработанные газы будут скапливаться в цилиндрах авто. Именно из-за этого в большинстве случаев падает мощность мотора. В самых сложных случаях подобное приводит к тому, что вся топливная система приходит в негодность.

Итоги

Выхлопная система играет огромную роль в работе авто. При её неисправности наблюдается серьёзное падение мощности и повышенный расход топлива. Если не принять своевременных мер, то этот автомобильный узел может выйти из строя и нанести повреждения всем остальным узлам.

Материалы: http://mashintop.ru/articles.php?id=2641

Многие автолюбители даже не представляют, насколько важна выхлопная система автомобиля в безаварийной работе силового агрегата, и не уделяют её обслуживанию должного внимания, в результате чего, может произойти выход из строя двигателя. Именно по этой причине, стоит внимательно ознакомиться с принципом работы выхлопной системы, её конструктивными особенностями, и знать, из чего состоит выхлопная система.

В работе двигателя внутреннего сгорания важная роль отводится своевременному выводу наружу отработавших газов, начинающих скапливаться в камере сгорания головки блока цилиндров сразу после воспламенения топливной смеси. Данную задачу призваны выполнять выхлопные системы, или как говорят автолюбители, глушители, которыми оснащаются все современные машины. Должная работа выхлопной системы, направленная на отвод из мотора остатков отработанной топливной смеси, целиком зависит от исправности всех её составных элементов, имеющих некоторые конструктивные отличия в зависимости от типа двигателя.

Современная автомобильная выхлопная система состоит из нескольких частей, в отличие от первых устройств, имеющих вид механического клапана, который принудительно открывался водителем автомобиля вручную. Все элементы выхлопной системы, которые соединяются между собой с помощью крепёжных болтов через расположенные на их концах фланцы, предназначены для:

• отвода из камеры сгорания двигателя выхлопных газов и прочих не сгоревших остатков топливной смеси;
• уменьшения выделяемого мотором во время работы шума;
• уменьшения количества токсичных веществ находящихся в выхлопе автомобиля;
• предотвращения попадания в салон транспортного средства токсичных газов.

Устройство выхлопной системы автомобиля обладает довольно простым принципом работы, которая подразумевает отвод отработанных газов из камеры сгорания, проводя их через трубы к задней части транспортного средства, понижая при этом, за счёт герметичности всей конструкции и соединений через фланцы с термоустойчивыми уплотнителями, выделяемый мотором шум.

Уменьшение количества токсичных веществ в выхлопных газах достигается за счёт применения в конструкции выхлопной системы каталитических нейтрализаторов (катализаторов), работоспособность которых контролирует специальный датчик, называемый лямбда-зонд. В современных дизельных автомобилях, для повышения показателя экологичности выхлопа, производители используют сажевый фильтр, которым также оснащается выхлопная система дизеля.

В конструкции дизельного мотора, а также современного бензинового агрегата, довольно часто используется турбонагнетатель, который использует для подачи в камеру сгорания воздушную смесь из кислорода и отработавших газов, забираемых из выпускного коллектора. Количество попадающих в турбину выхлопных газов, регулирует датчик, расположенный на корпусе выпускного коллектора.

Детали, составляющие данную конструкцию, имеют различную функциональную нагрузку и собственные обозначения, отражающие этапность их работы. Сама схема выхлопной системы и наименования её частей, выглядят следующим образом:

1. коллектор выпускной;
2. приёмная труба выхлопных газов;
3. катализатор или по-другому каталитический нейтрализатор;
4. резонатор или пламегаситель;
5. глушитель.

Коллектор выпускной, представляет собой навесной тип оборудования силового агрегата, и предназначен для поступления в него отработавших частиц и газов топливной смеси с камер сгорания каждого из цилиндров, и изготавливается в основном из керамики, сплавов чугуна или нержавеющей стали, обладающих повышенной термоустойчивостью.

Приёмная труба, именуемая автолюбителями как «штаны», из-за схожего внешнего вида, предназначена для объединения нескольких потоков выхлопных газов в один, и для дальнейшего их продвижения к каталитическому нейтрализатору (катализатору). Труба зачастую оснащается так называемой гофрой, с помощью которой происходит гашение вибрации, передаваемой на всю конструкцию выхлопной системы работающим мотором.

Катализатор, представляет собой керамические соты, поверхность которых покрыта слоем сплава из платины и иридия, что позволяет вступить в химическую реакцию с ними выхлопным газам, в результате чего происходит их разделение на кислород и оксид азота. Выделенный кислород в катализаторе помогает более эффективно сгорать остаткам топливной смеси, в результате чего к глушителю подаётся исключительно азотно-диаксидноуглеродная смесь. Работу каталитического нейтрализатора контролирует специальный датчик лямбда зонд, передавая сигнал на блок управления силового агрегата автомобиля. Аналогичный датчик, устанавливается и на выпускной коллектор, для анализа показателей токсичности поступающих в катализатор отработанных газов.

Резонатор или пламегаситель, предназначен для понижения высокой температуры отработанных выхлопных газов, что достигается с помощью его ячеистого внутреннего строения. Последней деталью в конструкции, является глушитель, задача которого заключена в понижении шума работающего двигателя за счёт перфорированной трубы внутри его корпуса.

Все составные части выхлопной системы соединены друг с другом через фланцы с помощью крепёжных болтов и термостойких уплотнителей, отвечающих за герметичность данной конструкции, без которой невозможна полноценная работа двигателя современного автомобиля.

Конструкция выхлопной системы является идеальным вариантом для проведения тюнинга легкового автотранспортного средства, благодаря простате монтажа её составных частей и наличием большого ассортимента различных деталей. Самым частым вариантом тюнинга глушителя является установка так называемого прямоточного выхлопа, когда из системы убирается резонатор.

Наиболее частые неисправности выхлопной системы связаны с потерей герметичности деталей или их соединений, уплотнители в которых могут сильно износиться. Для замены уплотнительных элементов, необходимо приобрести ремонтный комплект выхлопной системы, и открутив крепёжные болты, поменять их на новые.

Сделанные из различных сплавов металла детали выхлопной системы, подвергаются значительному нагреву, резкому перепаду температур, и работают в условиях повышенных нагрузок, в результате чего подвержены сильному износу и прогаранию внутренних частей. Определить данные поломки позволит громкий шум работающего мотора и визуальная диагностика выхлопной системы, после проведения которой, повреждённую деталь конструкции необходимо либо заменить на новую, в случае внутренних неисправностей, либо отремонтировать её корпус с помощью электро/газосварки.

В современных автомобилях работа силового агрегата контролируется блоком управления, который получает определённые сигналы от многочисленных датчиков, расположенных на всех его конструктивных узлах. В конструкции выхлопной системы расположен датчик, именуемый лямбда-зондом, замеряющий количество токсичных веществ в отработанных газах. Его неисправность или некорректную работу способен выявить только диагностический стенд, после чего датчик необходимо заменить.

Эксплуатировать автомобиль с неисправной выхлопной системой нельзя, это может привести, как к поломке силового агрегата, на клапанах образуется закоксование рабочей поверхности, приводящее к потере мощности мотора, так и к возможному нанесению вреда здоровья водителя и всех пассажиров, из-за попадания в салон токсичных выхлопов.

• Устройство двигателя
• Выхлопная система
• Техническое обслуживание
• Тюнинг
• Трансмиссия
• Рулевое управление
• Коробка передач
• Инструмент и оборудование
• Двигатели

Что бы не пропустить лучшие материалы с сайта

А также задавать вопросы в комментариях и получать ответы

Материалы: http://swapmotor.ru/vyhlopnaya-sistema/ustroystvo-i-princip-raboty.html

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

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

Выпускной коллектор

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

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

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

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

Лямбда-зонд

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

Катализатор выхлопной системы

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

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

Резонатор

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

Роль глушителя в выхлопной системе авто

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

Соединительные элементы

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

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

Материалы: http://vipwash.ru/vykhlopnaya-sistema/vykhlopnaya-sistema