Устройство выпускной системы автомобиля

Назначение и принцип работы выпускной системы

При работе двигателя автомобиля образуются продукты сгорания, которые имеют высокую температуру и достаточно токсичны. Для их охлаждения и вывода из цилиндров, а также для снижения уровня загрязнения окружающей среды в конструкции автомобиля предусмотрена выхлопная система. Еще одна функция этой системы — снижение шума двигателя. Выхлопная система состоит из ряда компонентов, каждый из которых выполняет определенную функцию.

Устройство выхлопной системы

Основная функция выхлопной системы — эффективно выводить выхлопные газы из цилиндров двигателя, снижать их токсичность и уровень шума. Знание того, из чего сделана выхлопная система автомобиля, может помочь вам лучше понять, как она работает и что вызывает потенциальные проблемы. Конструкция стандартной выхлопной системы зависит от типа используемого топлива, а также от применяемых экологических стандартов. Выхлопная система может состоять из следующих компонентов:

Выпускной коллектор — выполняет функцию отвода газа и охлаждения (продувки) цилиндров двигателя. Он изготовлен из жаропрочных материалов, так как средняя температура выхлопных газов составляет от 700 ° C до 1000 ° C.
Приемная труба представляет собой трубу сложной формы с фланцами для крепления к коллектору или к турбокомпрессору.
Каталитический нейтрализатор (устанавливается в бензиновых двигателях экологического стандарта Евро-2 и выше) — удаляет из отработавших газов наиболее вредные компоненты CH, NOx, CO, превращая их в водяной пар, углекислый газ и азот.
Пламегаситель — устанавливается в выхлопных системах автомобилей вместо катализатора или сажевого фильтра (как бюджетная замена). Он предназначен для снижения энергии и температуры газового потока, выходящего из выпускного коллектора. В отличие от катализатора, он не снижает количество токсичных компонентов в выхлопных газах, а только снижает нагрузку на глушители.
Лямбда-зонд — используется для контроля уровня кислорода в выхлопных газах. В системе может быть один или два кислородных датчика. На современных (рядных) двигателях с катализатором установлено 2 датчика.
Сажевый фильтр (обязательная часть выхлопной системы дизельного двигателя) — удаляет сажу из выхлопных газов. Он может сочетать в себе функции катализатора.
Резонатор (предглушитель) и главный глушитель — снижают шум выхлопа.
Трубопроводы — соединяют различные части выхлопной системы автомобиля в одну систему.

Как работает выпускная система

В классическом варианте для бензиновых двигателей выхлопная система автомобиля работает следующим образом:

Выпускные клапана двигателя открываются и выхлопные газы с остатками не сгоревшие топлива выводятся из цилиндров.
Газы из каждого цилиндра попадают в выпускной коллектор, где они объединяются в единый поток.
Через приемную трубу выхлопные газы из выпускного коллектора проходят через первый лямбда-зонд (датчик кислорода), который регистрирует количество кислорода в выхлопе. На основе этих данных электронный блок управления регулирует расход топлива и соотношение воздух-топливо.
Затем газы попадают в катализатор, где вступают в химическую реакцию с окисляющими металлами (платина, палладий) и восстанавливающим металлом (родием). В этом случае рабочая температура газов должна быть не ниже 300 ° С.
На выходе из катализатора газы проходят через второй лямбда-зонд, который позволяет оценить состояние каталитического нейтрализатора.
Потом очищенные выхлопные газы попадают в резонатор, а затем в глушитель, где выхлопные потоки преобразуются (сужаются, расширяются, перенаправляются, поглощаются), что снижает уровень шума.
Выхлопные газы из главного глушителя уже выбрасываются в атмосферу.

Выхлопная система дизельного двигателя имеет некоторые особенности:

Выхлопные газы, выходя из цилиндров, попадают в выпускной коллектор. Температура выхлопных газов дизельного двигателя колеблется от 500 до 700 ° C.
Затем они попадают в турбокомпрессор, который производит наддув.
Выхлопные газы проходят через датчик кислорода и попадают в сажевый фильтр, где удаляются вредные компоненты.
Наконец, выхлоп проходит через глушитель автомобиля и выходит в атмосферу.

Развитие выхлопной системы неразрывно связано с ужесточением экологических стандартов эксплуатации автомобилей. Например, с категории Евро-3 установка катализатора и сажевого фильтра для бензиновых и дизельных двигателей обязательна, а их замена на пламегаситель считается нарушением закон.

Система выхлопа автомобиля: устройство, принцип работы, ремонт

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.

Принцип работы выхлопной системы

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.

В настоящее время популярностью пользуются резонансный и прямоточный глушители. Оба допускают установку в комплекте с резонатором. На некоторых автомобилях вместо переднего прямоточный агрегат. Устройство резонатора состоит из следующих элементов:

корпуса цилиндрической формы;
термостойкого материала для теплоизоляции;
сплошной перегородки для разворота газового потока;
перфорированной трубки;
дросселя, позволяющего менять направление потока переработанных паров.

В принципе, его «анатомия» сложнее предварительного аналога. Главная часть включает в себя переднюю и заднюю перфорированные каналы, впускную трубу, переднюю, среднюю и заднюю перегородки, а также канал выпуска и сам корпус. В своем производственном процессе резонансный глушитель использует все принципы звукового преобразования.

Поскольку вышеописанный образец создает эффект противоборствующих давлений, в тюнинге используют замену части конструкции на прямоточный аналог. Сам он состоит из таких деталей, как:

каналы выпуска и впуска;
корпус с герметикой;
перфорированная трубка;
материал со свойствами шумоизоляции и повышенной термостойкостью.

По сути прямоточное приспособление проводит через все свои камеры одну перфорированную трубу. Здесь отметаются способы преобразования с помощью изменения движения газов и звуковых волн. В ход вступают интерференция и поглощение. Они приводят к уменьшению противостояния возникающего давления, но на мощности двигателя это сказывается совсем незначительно (3-7% в прибавке). Зато это обеспечивает «спортивное» звучание мотора, потому для владельца машины, передвигающейся в черте города и имеющий такой прямоточный узел, неминуемо наказание в виде административного штрафа за превышение норм шума и возможного приказа демонтажа глушителя.

Устройство конструкции и назначение её составных частей

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:

коллектор выпускной;
приёмная труба выхлопных газов;
катализатор или по-другому каталитический нейтрализатор;
резонатор или пламегаситель;
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.

Конструкция выхлопной системы

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.

Схема выхлопной системы

Глушитель сломался

Выхлопная система автомобиля — самая незащищенная часть авто. Она подвергается внешним воздействиям и автолюбителям нередко приходится её чинить. Поломка системы не просто неприятный стучащий звук и другие «прелести» типа снижение мощности авто, дёрганье машины, а также опасность того, что ядовитые пары, выходящие из двигателя, могут просочиться в салон и отравить людей. Чтобы ваша выхлопная система функционировала должным образом, её, в частности, и автомобиль, в общем, нужно систематически проверять и возить на техобслуживание. Пренебрегая этим, вы рискуете попасть в аварию в самый неподходящий момент. Не стоит забывать, что повреждение глушителя входит в список десяти причин, из-за которых приходится вызывать эвакуатор.

Защита от коррозии

У глушителя часто случается выгорание краски, из-за чего коррозия быстро выводит его строя. Одним из эффективных способов защиты поверхности выхлопной системы от коррозии является её окрашивание. Всегда следует помнить, что температура выходящих из выпускного трубопровода газов обычно составляет 420–760 оС, а температура поверхности выхлопной трубы — 200–540 оС. Следовательно, для покраски подойдут исключительно термостойкие, кремнийорганические лаки и эмали.

Чтобы покрасить «глушак», нужно действовать так:

Для начала снимите глушитель и подготовьте его к окрашиванию (для этого его нужно тщательно очистить от всей грязи и масла, обезжирить и хорошо просушить).
Высушенный глушитель осмотрите, не пропустив места отслоения заводского покрытия или пятна от масла.
Если все же вы нашли масляные пятна, то возьмите ветошь, смоченную бензином, и хорошенько вытрите их.

С отслоившейся заводской краской поступите следующим образом:

Возьмите прочный нож или шпатель и снимите предыдущее покрытие.
Если на выхлопной системе вы заметили ржавчину, то сразу удалите её при помощи грубой наждачки или специального состава для ликвидации ржавчины.
После этих манипуляций нанесите слой грунтовки.
По истечении полного высыхания грунтового покрытия, произведите покраску так, как сказано в инструкции к краске, которую вы приобрели.
Затем дайте глушителю немного подсохнуть, установите его обратно под кузов авто и в течение нескольких минут дайте поработать двигателю, чтобы глушитель прогрелся и краска высохла.

Бывают случаи, когда ржавчина проникла слишком глубоко и от неё невозможно избавиться. Если это именно ваш вариант, то вам стоит обработать глушитель преобразователем ржавчины.

Существуют и альтернативные способы защиты выхлопной системы:

Для начала нужно, как и для покраски, очистить глушитель и выхлопную трубу от грязи, масла и ржавчины, а затем нанести тонкий слой графитовой смазки. Сделать её можно следующим образом:
Просим у них отработку порошка от принтера.
Смешиваем её с небольшим количеством солидола.
Затем нужно промазать поверхность смесью, поставить на подставочки и начать сушить строительным феном, причём дуть нужно со стороны резонатора.

Рекомендуем: Рыбалка с лодки: что для этого нужно?

Пока солидол окончательно не выгорит, покрытие не перестанет источать едкий запах, так что проводите все манипуляции в респираторе и на улице, в крайнем случае, в хорошо проветриваемом помещении (гараже).

Глушитель прохудился

Вы провели осмотр, не нашли на глушителе признаков коррозии, но увидели повреждение. К сожалению, такое случается, ведь выхлопная система — самая незащищенная часть автомобиля, на неё влияют как механические воздействие (например, отскочивший камень или неудачная парковка авто), так и химические, в виде агрессивных химических соединений, солей и даже внешней среды. Но бывают и очевидные причины образования дыры: возможно, глушитель сделан из некачественного материала.

Прогорание глушителя

Если вы столкнулись с такой неприятностью, как прогорание глушителя, то не спешите думать, что проблема кроется внутри машины. Начинающие автолюбители считают, что глушители прогорают из-за слишком интенсивных выхлопов, которые создаются двигателем внутреннего сгорания. Но зачастую это не так. На сегодняшний день многие производители автомобилей, причём даже известных марок, выпускают авто с некачественными деталями, без нормальной обработки, которые сильно подвержены воздействию химикатов и окружающей среды.

Пример прогоревшего глушителя

Очевидно, что главной причиной прогара системы являются различного толка воздействия окружающей среды на деталь. В том случае, если вы относитесь к своему автомобилю безответственно, он хранится под дождём, снегом или палящим солнцем, то не стоит удивляться быстрому прогоранию части выхлопной системы, ведь этому способствует естественный в таком случае химический процесс — окисление металла.

Ещё одна распространённая причина порчи детали, это работа автомобиля на холостых оборотах и езда на небольшие расстояния. Не стоит забывать, что для глушителя губительны резкие температурные скачки. При низкой температуре в глушителе образуется конденсат, который разрушающе действует на весь металл, кроме нержавеющей стали.

Возможные неисправности, методы их устранения и варианты тюнинга

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.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

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.

Устройство

Данная система объединяет в себе несколько составляющих. Кроме того, она непосредственно связана с работой ГРМ. Итак, классическая система выхлопа ВАЗа состоит из:

Приемной трубы.
Катализатора.
Резонатора.
Глушителя.
Различных крепежных и уплотнительных элементов.
Кислородного датчика.

Если рассматривать дизельные автомобили, то в конструкции также будет иметься сажевый фильтр. Что собой являют все эти элементы? Устройство каждого из них рассмотрим ниже.

Меняем резонатор глушителя своими руками

Чтобы сменить резонатор без помощи специалистов вам потребуется:

сам резонатор;
комплект прокладок, крепежей, а также уплотнительное соединительное кольцо для нового малого глушителя;
антикоррозийный спрей (например, WD-40);
ключи на 17.

После того как вы подготовили все необходимое, загоните машину на эстакаду или смотровую яму. Воспользуйтесь ручным или стояночным тормозом, либо просто поставьте автомобиль на передачу. Далее:

Обработайте места крепления резонатора к глушителю и сами болты антикоррозийным составом.
Демонтируйте старый резонатор. Если снять его будет сложно, повторите обработку антикором. Скорее всего, болты в любом случае придется срывать, однако есть шанс их уберечь.
Отсоедините хомут, который крепит резонатор к глушителю.
Разъедините трубы и избавьтесь от металлического уплотнителя.
Ослабьте крепежные гайки резонатора, которые соединяют его с нейтрализатором или коллектором.
Приподнимая резонатор, аккуратно снимите подушки подвески с кронштейнов.
Полностью открутите крепежные гайки и снимите малый глушитель.
Установите новый резонатор, действуя в обратном порядке.

Полезно! После того как вы соединили резонатор с глушителей, обязательно убедитесь, что в местах стыков нет щелей или зазоров.

Основные элементы системы

Конструкция глушителя включает несколько элементов. Фактически она будет, примерно, одинаковой для каждой модели автомобиля.

Коллектор;
Нейтрализатор;
Передний глушитель;
Задний глушитель.

Коллектор подключается непосредственно к самому двигателю, выполняя задачу по выводу газов. Нагрузка в данном случае очень высокая и касается это как механического, так и температурного воздействия (вплоть до 1000 градусов). Особые требования предъявляются к материалу, из которого изготавливается эта часть глушителя автомобиля. Для этого применяются лучшие сплавы чугуна и стали.

Согласно международным стандартам производители должны позаботиться о снижении вредоносного воздействия. И эта задача возлагается на каталитический нейтрализатор или конвертер. Он представляет собой особую камеру, где происходит фактическая очистка газовой смеси.

Сейчас производители нередко изготавливают катализаторы, способные проводить очистку в широком диапазоне вредных веществ. Для этого камеру каталитического нейтрализатора делают многосекционной. Корпус изготавливается из металла или керамики. При этом он имеет ячеистую структуру, благодаря которой увеличивается площадь контакта газов непосредственно с каталитическим слоем.

Неисправности системы выхлопа

Основной симптом – характерный звук отвода газов. Машина начинает «орать», в салоне появляется неприятный запах бензина или дизеля. Также автомобиль перестает нормально ехать. А если прогорела прокладка выпускного коллектора, на панели приборов загорится «Чек». Он сигнализирует о неправильной работе кислородного датчика. Наряду с этим увеличивается и расход топлива (поскольку система не может точно дозировать горючее, как раньше). Выход из ситуации – замена прокладки выпускного коллектора. Также осматривают состояние самих труб. Если они начинают гнить или имеются трещины в местах соединения, требуется ремонт системы выхлопа. Гниль вырезается болгаркой и наваривается новый лист металла. Но как показывает практика, более практичным и быстрым способом является замена устаревшего элемента на новый. Помните, что глушитель – это расходный материал. Через 2-3 года он подлежит замене. То же самое касается и других элементов, но их ресурс немного больше. Например, «штаны» прогорают после пяти лет эксплуатации.