Назначение и принцип работы выпускной системы

Выхлопная система автомобиля. Принцип работы и возможные неисправности

Система выпуска отработавших газов представляет собой совокупность элементов глушителя соединенных с выпускным коллектором. В разрыв приемной трубы и резонатора возможна установка катализатора отработавших газов. Система предназначена для удаления, очистки выбросов и уменьшения шумов выхлопных газов.

Выхлопная система автомобиля связана с работой газораспределительного механизма, а именно с выпускными клапанами и выпускным коллектором. В состав системы входят: • приемная труба • катализатор • резонатор • глушитель • датчики.

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.

• 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.

• Датчик (лямбда-зонд) – это чувствительный кислородный элемент, устанавливаемый на резьбовое соединение, чувствительным элементом должен соприкасаться с выхлопными газами.

Сажа и частицы

Сажа — это чистый углерод и нежелательный продукт неполного сгорания углеводородов. Причиной образования сажи является недостаток кислорода при сгорании или преждевременное охлаждение сжигаемых газов. Частицы сажи часто связываются с несгоревшими остатками топлива и моторного масла, а также воды, продуктов износа деталей двигателя, сульфатов и пепла. Частицы сильно отличаются друг от друга по форме и размеру.

В таблице показана классификация и размеры частиц. Наиболее часто при работе двигателя образуются частицы диаметром около 100 нанометров (0,0000001 м или 0,1 мкм); такие частицы способны естественным путем попадать в легкие человека. При агглютинации (склеивании) частичек сажи друг с другом и другими компонентами масса, количество и распределение частиц в воздухе могут значительно меняться. Основные компоненты частиц представлены на рисунке.

Благодаря своей губчатой структуре частички сажи могут захватывать как органические, так и неорганические вещества, образующиеся при сгорании топлива в цилиндрах двигателя. В результате масса частичек сажи может возрасти в три раза. Это будут уже не отдельные частички углерода, а правильной формы агломераты, образующиеся вследствие молекулярного притяжения. Размер таких агломератов может достигать 1 мкм. Выбросы сажи и других частиц особенно активно происходят при сгорании дизельного топлива. Эти выбросы считаются канцерогенными. Опасные наночастицы представляют количественно большую долю частиц, но по массе составляют лишь небольшой процент. По этой причине предлагается ограничивать содержание частиц в ОГ не по массе, а по количеству и распределению. В перспективе предусмотрено дифференцирование между размером частиц и их распределением.

Выбросы частиц при работе бензиновых двигателей на два-три порядка ниже, чем при работе дизельных двигателей. Тем не менее, данные частицы обнаруживаются даже в выхлопе бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива. Поэтому есть предложения по ограничению предельного содержания частиц в отработавших газах автомобилей. Сублимация — непосредственный переход вещества из твердого состояния в газообразное, и наоборот. Сублиматом называют твердый осадок газа при его охлаждении.

Температура выхлопных газов бензинового двигателя в коллекторе

Re: Какая температура выпускного коллектора? 19 августа 2020 в 16:40 Ветвями https://www.youtube.com/watch?v=TmN_Q4YS55gвсе краснеет если сильно переживаешь обмотай как советуют термолентой для выпуска, можно будет рукой держаться. 15 метров 2,5см в ширину стоит 40 долларов Re: Какая температура выпускного коллектора? 20 августа 2020 в 08:10 Ветвями С видео не согласен. Тачка тюнингованная, там топливо может еще и в глушителе догорает. Вариант обмотать лентой коллектор или шланги — норм, можно еще стекловолокном шланги защитить…Но вопрос про температуру УГ все равно интересный)) Re: Какая температура выпускного коллектора? 20 августа 2020 в 08:46 Ветвями А в чём собственно проблема посмотреть температуру? Обычный блютуз сканер ELM327 без проблем показывает на большинстве машин параметр температура лямбда-зонда…

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

Принцип работы выхлопной системы

Принцип работы системы следующий: при открывании выпускного клапана, отработанные газы попадают в выпускной коллектор. В бензиновых двигателях они продвигаются дальше по приемной трубе. В дизельных вариантах отработанные газы приводят в действие крыльчатку турбокомпрессора, и только затем попадают в приемную трубу. Далее газы попадают в катализатор. В катализаторе происходит оседание на поверхность активного элемента вредных примесей. Надо отметить, что катализатор работает только при высокой температуре (от 250 градусов). Контролирует состав отработанных газов датчик лямбда-зонд. Существуют системы выхлопа с двумя датчиками, на входе катализатора и выходе. Такие системы более точно отражают соотношение топлива и воздуха в смеси. Управляющий сигнал с датчиков подается на систему управления впрыска и в зависимости от содержания вредных примесей регулируется подача воздуха или топлива в цилиндры. После прохождения катализатора выхлоп «гасится» в резонаторе и далее поступает в глушитель. В глушителе резко меняется направление движения выхлопных газов и уменьшается их шум. После выхлопные газы улетучиваются в атмосферу. Следует отметить, что эффективность отвода выхлопа зависит от диаметра труб, чистоты катализатора и глушителя. В противном случае отработанные газы могут скапливаться в цилиндрах, что приведет к снижению мощности двигателя и в некоторых случаях выходу из строя топливной системы.

Определение выбросов сажи

Методы фильтрации и поглощения обычно указываются в требованиях по контролю выхлопных газов как методы измерения содержания сажи в выхлопных газах дизельного двигателя. Существует взаимосвязь между результатами измерений обоих методов, если для измерений поглощения (прозрачности) выхлопные газы не содержат паров воды и топливного тумана. Оба метода измерения дают измеряемые величины, которые возрастают логарифмически с увеличением концентрации сажи. Повышенная точность измерений (10%) может быть достигнута с помощью оптических приборов.

В случае метода фильтрации используется почернение фильтровальной бумаги в качестве меры для количества сажи, осажденной на ней.

В некоторых странах (например, Швейцарии) фильтрующее устройство предписано для измерения выбросов дыма при свободном (без нагрузки) разгоне в качестве критерия для оперативного контроля. Для этой цели продолжительность движения плунжера насоса фильтра должна быть увеличена до 6 секунд, чтобы полный выброс дыма мог пройти через фильтровальную бумагу (2) в течение хода плунжера (3 — положение плунжера перед измерением, 5 — после измерения). Оценка производится с помощью фотоячейки (Ь) или с помощью специальной шкалы серости (9).

Дымомер (измеритель поглощения или прозрачности) (а) использует ослабление интенсивности луча света в качестве меры концентрации сажи. При измерении часть выхлопных газов (4) прокачивается насосом через заборное устройство и через шланг в измерительную камеру. Процесс, указанный выше предотвращает давление выхлопных газов и его флуктуации, отрицательно влияющие на результаты измерений.

Луч света (8 — источник света), проходящий через выхлопные газы, поступает в измерительную камеру. Уменьшение интенсивности света измеряется фотоэлектрическим способом (10 — приемник света) и отображается в % коэффициента прозрачности Т или как коэффициент поглощения к. Высокая точность к воспроизводимость измерений требуют, чтобы длина измерительной камеры была точно определена, а окошко измерительной камеры поддерживалось чистым от сажи с помощью методов термической очистки.

Части глушителя

Эта система не однородна, она собирается из нескольких частей, а именно их пять:

• Это выпускной коллектор, сейчас многие могут сказать — что он не относится к глушащей системе, но он с ней взаимодействует напрямую – основное его назначение отводить газы из двигателя, поэтому я все же его включу в схему.
• Приемная труба.
• Катализатор.
• Резонатор.
• И последняя часть, собственно сам глушитель.

Про выпускной коллектор мы с вами поговорили, также можете почитать про него в этой статье. Переходит сразу к приемной трубе. Она создана для соединения выпускного коллектора и катализатора

Вроде что на нее обращать внимание, труба и труба – НО, в ней зачастую устанавливают так называемый виброгаситель (попросту гофру), которая призвана гасить вибрации от двигателя и не передавать их дальше, ни на кузов, ни на глушитель

Катализатор – призван бороться с отработанными газами, а именно с их отчисткой. Выхлоп, который идет от силового агрегата содержит много вредных элементов. Катализатор дожигает их, делая – безвредными, концентрация падает в разы. Конечно совсем отчистить не получается, но прогресс на лицо. Если бы не было катализаторов, мегаполисы просто задохнулись от выхлопных газов. Про его устройство читаем здесь.

Резонатор и глушитель – эти две части уже борются с потоком газов и звуком, они предназначены в первую очередь для гашения звука и только во вторую снижения температуры. Газы, которые прошли катализатор, по трубам достигают сначала резонатора, а уже затем самого глушителя.

Рабочая температура двигателя зимой – как стартовать правильно?

Наверняка не только владельцы транспортных средств, на которых стоит дизельный мотор, знают, что автомобиль следует прогреть несколько минут перед началом движения, особенно это актуально в холодное время года. Итак, рассмотрим особенности данного процесса. Первыми подвергаются нагреву поршни и только потом уже блок цилиндров. Поэтому температурные расширения этих деталей отличаются, а не разогревшееся до нужной температуры масло имеет густую консистенцию и не поступает в необходимом количестве. Таким образом, если начать газовать на недостаточно прогретом авто, то это негативно скажется на резиновой прокладке, расположенной между вышеуказанными деталями и элементами двигателя.

Однако опасность представляет и чрезмерно длительное прогревание движка, потому как в это время все детали работают, так сказать, на износ. А, следовательно, и их эксплуатационный срок сокращается. Как же правильно осуществить данную процедуру? Сначала необходимо на холостых оборотах довести температуру жидкости до отметки 50 °С и после этого начать движение, но только на пониженной передаче, не превышающей 2500 об/мин. После того как масло нагреется до отметки, когда рабочая температура равна 80 °С, можно и прибавить оборотов двигателя.

Мнение эксперта
Руслан Константинов
Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М.Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет.

Если во время движения дизельный двигатель не способен выйти на рабочую температуру, это однозначно один из симптомов неисправности, так как КПД снижен. Из-за падения мощности снижаются динамические характеристики, при этом увеличивается расход топлива. Подобные проблемы могут указывать на несколько неисправностей:
• система охлаждения неисправна;
• компрессия в цилиндрах низкая.
Если дизельная силовая установка не прогрелась до рабочей температуры, то во время движения под нагрузкой дизтопливо не сгорает полностью, в результате образуется нагар, топливные форсунки засоряются, сажевый фильтр быстро выходит из строя, изнашиваются различные элементы дизельного мотора и это далеко не полный список последствий.
Например, если забьет форсунки подачи топлива, дизтопливо будет не распыляться, а в лучшем случае заливаться в камеры сгорания, соответственно топливо не может полностью сгореть, на поршнях сначала образуется нагар, а позже из-за перегрева поверхность может попросту прогореть. Если прогорит выпускной клапан, в цилиндре упадет компрессия, давления сжатия будет недостаточно для воспламенения топливной смеси. Соответственно и рабочая температура для такого двигателя будет исключена, запуск будет одинаково

Все эти методы помогут сберечь мотор, если он все-таки работает зимой, а вот как быть, если он отказывается реагировать на ваши действия? Тут тяжело что либо советовать уже по факту проблемы, проще ее не допустить. Это стало возможным благодаря новому изобретению производителей топлива – присадкам, которые помогают составу не парафинзироваться. Кроме возможности добавлять их самостоятельно, вы можете приобретать уже готовую солярку с оптимальными пропорциями этих добавок. В большинстве регионов с низкой зимней температурой она появляется на заправках уже в первые небольшие морозы, называется часто как ДТ-Арктика.

Главная →

Обслуживание и Ремонт → Двигатель →

Виды термоленты

Как и большинство деталей, купленных в наших магазинах или в сети, термолента делится на две большие группы: хорошая термолента и откровенная дрянь, за которую берут деньги бессовестные продавцы термотряпок. Такие ленты выгорают даже при температуре до 500 градусов, а то какие запахи они излучают, не приснится и во сне. Причем избавиться от запаха потом гораздо сложнее, чем от термоленты. Поскольку запах горелой термоленты плохого качества рекламируется не так широко, то мало кто о нем и догадывается.

А вообще выпускают термоленту разной ширины и цвета. Бронзовая термолента чаще всего применяется в автомобилях с более высокой температурой коллектора, а черные и белые — на усмотрение покупателя. Также вместе с термолентой можно купить и термокраску для придания детали более законченного вида. В комплекте с термолентой должны идти специальные металлические хомуты, которыми лента прижимается к глушителю или к коллектору.

Сероводород (H2S)

Последствия воздействия этого газа на органическую жизнь пока не совсем ясны науке, однако известно, что у человека он способен вызвать тяжелые отравления. В тяжелых случаях возникает угроза удушья, потеря сознания и паралич центральной нервной системы. При хроническом отравлении отмечается раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей. Запах сероводорода ощущается уже при концентрации его в воздухе в количестве 0,025 мл/м3.

Сероводород в выхлопных газах возникает при определенных условиях, причем, несмотря даже на наличие катализатора, и зависит от содержания серы в топливе.

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.

Сгорание рабочей смеси в двигателях с искровым зажиганием

О протекании процесса сгорания можно судить по индикаторным диаграммам, показывающим графически изменение давления Р в цилиндре в зависимости от угла ф поворота коленчатого вала. Площадь индикаторной диаграммы пропорциональна работе, совершенной при сгорании рабочей смеси внутри цилиндра за один цикл. Если зажигание выключено, то давление в цилиндре при вращении коленчатого вала изменяется почти симметрично относительно в.м.т. (нижняя кривая). Для нормальной работы двигателя зажигание должно включаться тогда, когда должна возникнуть искра между электродами свечи. Момент искрообразования соответствует положению точки 1 на диаграмме, а давление в камере сжатия — ординате P1.

Процесс сгорания условно делят на три фазы.

Начальная фаза — Q1 начинается в момент образования искры. Возле электродов свечи зажигания воспламеняется небольшой объем рабочей смеси. Она горит сравнительно медленно. Давление в цилиндре на протяжении этого периода остается практически таким же, как и при выключенном зажигании.

Заканчивается первая фаза тогда, когда сгорает 6…8% общего объема смеси, находящейся в камере сгорания. Температура повышается настолько, что начиная от точки 2 давление резко возрастает, наступает основная фаза быстрого сгорания (участок 2… 3). Скорость распространения пламени в средней части камеры сгорания достигает 60…80 м/с. Вдоль стенок камеры скорость сгорания ниже, а сгорание — неполное. Продолжительность второй фазы для быстроходных двигателей составляет 25…30° угла поворота коленчатого вала. В этой фазе выделяется основная часть тепла.

Третья фаза Q3 — фаза сгорания смеси на периферийных участках камеры в такте расширения. За начало этой фазы принимают точку 3. Давление в цилиндре в этот момент будет максимальным.

От интенсивности тепловыделения в основной фазе зависит скорость нарастания давления по углу поворота коленчатого вала, или, иначе, жесткость работы двигателя. В современных автомобильных двигателях скорость повышения давления колеблется в пределах 0,12…0,25 МПа на 1° угла поворота вала. Чем круче нарастает давление на участке 2..3, тем жестче работает двигатель и тем больше износ кривошипно-шатунного механизма.

Продолжительность первой фазы зависит от ряда факторов.

Чем ближе величина коэффициента избытка воздуха а к оптимальному значению, тем лучше состав смеси и тем короче продолжительность первой фазы. При значительном обеднении смеси воспламенение ее ухудшается и экономичность работы двигателя снижается. Чем мощнее искровой разряд, тем интенсивнее распространение пламени и тем короче первая фаза.

На продолжительность второй фазы сгорания оказывают влияние те же факторы, что и на продолжительность первой фазы. Кроме того, вторая фаза зависит от величины угла опережения зажигания и частоты вращения коленчатого вала.

Замена коллектора своими руками + Видео

Если коллектор прогорел или покрылся трещинами, то пытаться заварить его бессмысленно. Стоимость подобных работ будет в несколько раз выше установки нового коллектора в мастерской. Для замены коллектора вам понадобятся:

• домкрат;
• тазик для слива охлаждающей жидкости;
• набор рожковых, накидных и торцовых ключей;
• ключ-трещетка с удлинителем и комплектом насадок различной длины;
• плоская и крестовая отвертки;
• новый коллектор;
• новая прокладка коллектора и ГБЦ;
• новая прокладка коллектора и приемной трубы выпускной системы.

Борьба за прибавку к мощности заставляет любителей автоспорта творить чудеса. Иногда при помощи, казалось бы, мелочей, можно добиться довольно серьезного прироста сил двигателя, но мелочей этих так много, что рядовому пользователю, как правило, не до этого. Самодеятельные тюнингеры идут по пути «все и сразу», но путь этот ущербный. Никто не запрещает, тем не менее, делать вид, что автомобиль мощный, и это многих устраивает. Сегодня поговорим о термоленте, которая приобретает все большую популярность, и о целесообразности ее применения.