Как работает выхлопная система автомобиля
Как работает система выпуска отработавших газов
При работе двигателя автомобиля образуются продукты сгорания, которые отличаются высокой температурой и токсичностью. Для их охлаждения и отвода из цилиндров, а также для снижения уровня загрязнения окружающей среды в конструкции предусмотрена система выпуска отработавших газов. Другая функция данной системы – уменьшение шума, возникающего при работе двигателя. Выпускная (выхлопная) система состоит из последовательной цепи элементов, каждый из которых выполняет определенную функцию.
Конструкция системы выпуска
Основной задачей системы выпуска является эффективный отвод отработавших газов из цилиндров двигателя, снижение их токсичности и уровня шума. Зная, из чего состоит выхлопная система в автомобиле, вы сможете лучше понимать принципы ее работы и причины возможных неполадок. Устройство стандартной выхлопной системы зависит от вида используемого топлива, а также от применяемых экологических стандартов. Выхлопная система может состоять из следующих элементов:
Принцип работы системы выхлопа
В классическом варианте для бензиновых двигателей выхлопная система автомобиля работает следующим образом:
Система выхлопа дизельного двигателя имеет некоторые особенности:
Эволюция системы выхлопа неразрывно связана с ужесточением экологических стандартов эксплуатации автомобиля. Так например, начиная с категории Евро-3, установка катализатора и сажевого фильтра для бензиновых и дизельных моторов обязательна, а их замена на пламегаситель считается нарушением закона.
Теория построения выхлопа
Выхлопная система с низким сопротивлением, начиная от турбины на турбо машинах, или начиная от выпускного коллектора на остальных, — это обязательная основа для получения хорошей мощности. В большинстве случаев, построение высокопоточного выхлопа, должно происходить на начальных стадиях модификаций, так как это относительно недорогая процедура.
Как это работает: Обратное давление выхлопных газов, возникающее за выпускным коллектором — мешает увеличению мощности и поэтому должно быть минимизировано, насколько это возможно.
Уменьшение обратного давление для улучшения выброса газов из камеры сгорания, позволяет загнать в эту камеру больше свежего воздуха и топлива. А как известно, чем больше топлива и свежего воздуха поступит в цилиндры, — тем больше мощности вы получите.
Другое достоинство выхлопных систем с низким сопротивлением — это сокращение потерь на выдохе, другими словами нужно меньше усилий от поршней по выталкиванию сгоревших газов.
Дорожный потенциал высокопоточных систем выхлопа не может быть недооценен, — он дает заметно лучший отклик на нажатие педали акселератора, увеличивает момент и мощность на больших оборотах. Расход топлива тоже как правило ‘улучшается’ — но это больше зависит от ‘Вашего’ стиля езды.
Однако размеры приведенных достоинств значительно разнятся от машины к машине. Турбовые машины обычно достигают больших увеличений мощности от модификации выхлопа, чем атмосферные. Это происходит из-за того, что крыльчатка турбина начинанает вращаться быстрее, что приводит к увеличению давления во впускном коллекторе и рост этот давления происходит более быстро. Будьте осторожны — некоторые компании уверяют в значительном увеличении мощности только от установки правильного выхлопа — очень важно спросить насколько при этом возрастает давление во впускном коллекторе.
Атмосферные двигатели очень чувствительны к дизайну выпускного коллектора, но для начала мы сконцентрируемся чисто на трубной работе, — позади выпускного коллектора. А дизайн самого коллектора обсудим как-нибудь в другой раз.
Давайте поговорим о том — как правильно подобрать компоненты для выхлопа.
Типы глушителей В настоящее время существует два основных типа глушителей: это прямопоточные и обратнопоточные. Когда-то распространенные варианты с перегородкой начинают исчезать, по мере того как до людей доходит тот факт, что выхлопной поток у них мизерный.
Как и следует из названия ПрямоПоточный глушитель (прямоточный) — имеет прямую перфорированную (т.е. всю в дырках) трубу между входом и выходом. Эта перфорированная труба позволяет выхлопным газам расширяться вплоть до внешней стенки. Заметьте что термин прямоточный подходит и для систем которые имеет глушитель с левой и глушитель с правой стороны машины. Такие системы также называются системами со смещенным прямоточным глушителем.
С точки зрения низкого сопротивления потоку, прямоточные глушители это просто находка. Тесты доказывают это, — качественные прямоточные глушители имеют более 90% прямых труб от общей длины. Другими словами, вы теряете всего 10% потока в сравнению с тем, как если бы Вы ездили совсем без глушителя 😉
Обратнопоточные глушители — показывали во все времена что-то в районе 60-70 процентов от потока с прямоточным глушителем. Что не удивительно, если вы взглянете на внутренний дизайн такой системы — выхлопные газы вынуждены двигаться в обратном направлении от их первоначального направления (отсюда и название обратнопоточных), и разворачиваются еще раз перед тем как выйти с обратной стороны глушителя… Так что получается что они делают два 180-градусных разворота, что и приводит к снижению потока в целом. Можно добавить, что некоторые производители обратнопоточных систем вносят изменения в дизайн, но суть от этого не меняется. Дизайн глушителя может создать или испортить работу всей системы в целом. Без сомнения прямоточные глушители являются лидерами. (по этому поводу проводились специальные тесты).
На случай если вы не в курсе, ‘сердечная’ труба — это просто труба, которая была согнута до нужного положения с сердечником внутри, что позволило ей сохранить ‘практически’ полный диаметр. Наибольший плюс от этого — поток газа будет поддерживаться на максимально высоком уровне. Заметьте, что не все ‘сердечные’ трубы одинаково хороши, наилучший вариант когда выход вашего выпускного коллектора совпадает со входом ‘сердечной’ трубы и при этом вся система состоит из 1 (одной) трубы. Однако, на практике, гораздо более распространено изготовление различного рода коротких переходных секций с уже сформированными изгибами. Должен сказать Вам, что это не круто, потому что сварные швы — неизбежно проникающие внутрь такой трубы в таком случае способствуют дополнительному сопротивлению и возникновению завихрений. Талантливый сварщик может помочь проблеме, воспользовавшись точильным камнем (шлифовальным станком), чтобы минимизировать грубости внутри трубы.
‘Больше — лучше’ — это неоспоримо для турбовых машин. После турбины, эти двигатели должны хорошо ‘дышать’, насколько это возможно, и следовательно — больший диаметр трубы позволит пройти большему потоку газов с меньшим сопротивлением. Однако общепринятый стандартный диаметр — 3 дюйма, правда сейчас уже практикуется и 4′. Для атмосферных двигателей есть небольшой аргумент, что для атмосферных двигателей требуется небольшой диаметр трубы для создания обратного давления для оптимальной производительности. Однако, это только теория, на практике не доказана и правильно настроенные зажигание и подача топлива обеспечивают хорошую работу с большими трубами.
Высокопоточная нисходящая труба
Нисходящая труба, которая идет от задней части турбины — это отличное место, чтобы подобрать несколько лошадей. Газы выходящие из турбины — должны иметь возможность делать это очень быстро (стремительно), иначе турбулентность отберет ценных лошадок. Один из методов для поддержания скорости потока газов — это иметь отдельную трубу для выходы из турбины и отдельную для перепускного клапана (wastegate). Этот метод очень часто называют ‘Крикун’ — поскольку выход из перепускного клапана обычно направляется в атмосферу, что производит чертовски много шума. Другая более распространенная альтернатива, это использование большой плавно изогнутой трубы соответствующей креплению на выходе турбины. Это тоже работает хорошо. На заводе обычно устанавливают железную нисходящую трубу (с довольно приличным сопротивлением) и соответственно она может быть успешно заменена.
Высокопоточные современные катализаторы практически не замедляют поток газов (очень незначительно), но почему то очень часто недооцениваются, особенно с точки зрения плюсов которые они дают. Плюсов, вы спросите? Да, — я не ошибся, — именно плюсов. Катализаторы значительно сокращают уровень шума, помогают сохранять атмосферу чистой и держат Вас подальше от лишнего общения с орлами (служителями закона). В наши дни катализаторы относительно дешевы. Если вы все еще скептически относитесь к пропускной способности современных катализаторов, примите во внимание такой факт, что современный 3-х дюймовый катализатор имеет лучшее пропускную способность чем многие 2-х дюймовый тюнинговые глушители.
Изменяемые выхлопные клапана
Изменяемые выхлопные клапана получают все большее распространение на стоковых машинах. Многие выхлопные системы используют изменяемую ‘бабочку’- клапан для уменьшения уровня шума от глушителя на малых оборотах, с сохранением возможности высокопоточного выхлопа на больших оборотах. Угол положения бабочки определяется компьютером (мозгами) в зависимости от положения педали акселератора и нагрузки на двигатель. Похожая система устанавливается к примеру на поставляемые в Австралию Subaru Liberty B4, однако там она работает в зависимости от скорости.
Расположение клапана может отличаться — он может быть как на выходе задней части глушителя, так и на втором входе в задний глушитель.
В качестве тюнинга предлагаются системы изменения потока, которые состоят из большого клапана, вставляемого внутрь выхлопной системы, и блока управления. На маленьких оборотах двигателя — клапан находится в практически закрытой позиции, сокращая уровень шума. При больших нагрузках на двигатель, клапан открывается открывая простор для выхода большого потока газов.
Матчасть 22. Выхлопная система.
Начнем разбирать выхлоп в общем и целом, что это за печенюга, как работает, что такое прямоток, кто такой гонсчег, а кто такой спортсмен
Выхлопная система автомобиля, что это такое?
это система отвода выхлопных газов(образованных в цилиндрах).
Из чего состоит выхлопная система?
Выпускной коллектор
Каталитический конвертер-нейтрализатор
Глушитель (акустический фильтр)
Разберем выпускной коллектор, это чаще всего(другие варианты потом) соединяющиеся трубы выходящие от цилиндров и приходящие к катализатору, данная приблуда служит для помощи в освобождении цилиндров от выхлопных газов, путем резонирования волн, и для первичного охлаждения. Как происходит резонирование, спросите вы? Я представляю, но приведу вам текст из википедии:
для таких тугих как я есть гифки
Дополнительно к своей основной функции — удаление выхлопных газов из камеры сгорания, выпускной коллектор помогает в продуве камеры сгорания и её наполнении. Это происходит в результате резонирующих волн выхлопа. Во время открытия выпускного клапана, в камере сгорания газ находится под давлением, тогда как в коллекторе давление нормальное. Сразу после открытия выпускного клапана из-за разницы давлений создаётся волна. Отражаясь от ближайшего препятствия (которым в обычных автомобилях является резонатор или катализатор), она идёт обратно к цилиндру и, в некотором диапазоне оборотов (как правило, средних), подходит к цилиндру ко времени очередного такта выпуска, «помогая» следующей порции отработанных газов покидать цилиндр.
Стоячие волны (резонанс) возникают в трубе в достаточно широком диапазоне оборотов, так как волна распространяется не со скоростью звука, а со скоростью выхода из цилиндра, соответственно чем больше обороты двигателя, тем быстрее выходят газы из цилиндра, тем быстрее движется и возвращается волна, и как раз успевает вернуться к более короткому (по времени, для больших оборотов) очередному циклу.
Как вы наверное уже догадались что эта штука выглядит вот так новой
Но обычно ржавой из за конденсата и быстрого остывания. Зовут еще эту штуку «паук» так говорят стритракеры)
Основные варианты соединения 4-2-1 4-1. то есть первое это количество цилиндров, далее смыкаются или нет, и 1 это переход в катализатор) или далее.
Изготавливается из чугуна или нержавейки, бывает еще керамический.
Каталитический конвертер-нейтрализатор
С этим предметом можно ознакомится по ссылке
Далее идет ваша всеми любимая штука, Глушитель. Принцип работы прост, газы попадают последовательно в камеры, и глушатся.
Есть еще такая вещь: Лямбда зонд(водители мазд 3 пламенный привет),
это по сути датчик кислорода, как это работает Лямбда-зонд действует по принципу гальванического элемента с твердым электролитом в виде керамики из диоксида циркония (ZrO2). Керамика легирована оксидом иттрия, а поверх неё напылены токопроводящие пористые электроды из платины. Один из электродов «дышит» выхлопными газами, а второй — воздухом из атмосферы. Эффективное измерение остаточного кислорода в отработавших газах лямбда-зонд обеспечивает после разогрева до определенной температуры (для автомобильных двигателей 300—400 °C). Только в таких условиях циркониевый электролит приобретает проводимость, а разница в количестве атмосферного кислорода и кислорода в выхлопной трубе ведет к появлению на электродах лямбда-зонда выходного напряжения.
Ладно, ладно, шучу) сейчас на пальцах объясню)
Эта штука, то бишь лямбда-зонд оценивает количество и кислорода в выхлопных газах, и тем самым регулирует качество топливной смеси(больше\меньше кислорода), то есть: если смесь богатая, происходит ей обеднение, если бедная — обогащение.
Если датчик вам сказал «я устал я ухожу», то вы получите расход по больше, и смесь у вас будет всегда богатой.
А теперь переходим к тому, зачем мы читали всю эту шляпу)))) к спортивному выхлопу. то бишь к вашим любимым свисткам, пердулькам, насадкам на трубы, и спортивному выхлопу.
Вах Ара, ми тебе сейчас вкарячим прямоток, будешь самый громкий на райэне
Ладно, ладно, давайте разберемся все таки, что такое спортивная выхлопная система, и как она работает, и зачем нужна.
Суть в том что в отличии от стокового чугунного, он из нержавейки, и весит меньше, это раз.
Два: в нем в отличии от стокового присутствует зона разряжения, то есть в отличии от стока, в котором бывает иногда сопротивление, тут оно отсутствует.(вот этот момент запомните)
А так же спорт коллектора имеет все штанины одинаковой длинны
Или катализатор с большей пропускной способностью(для жителей Европы надо, а то по попе атата), они же спортивные катализаторы с увеличенной пропускной способностью(тут используется сердцевина из металла вместо керамики)
Теперь сам глушитель.
Для не понятливых картинка, как отличается
То есть меньшее споротивление.
Суть спортивной выхлопной системы: с минимальным количеством сварочных швов, и преград\помех обеспечить выход выхлопных газов.
Теперь главное.
В прошлой статье спрашивали, о чипе+ удалении катализаторов. будет ли прирост мощности?
Ответ прост: если у вас сток коллектор, то… то вы сами все понимаете.
Если поставить просто перделку, и удалить каты?
догадаетесь?
Если вы хотите меня поправить, или что то добавить, я буду только рад.
Следующая тема будет о чиповке, о известных REVO APR и других няшках, которые обещают прирост в 100500 кобыл.
Система выхлопа автомобиля
Выхлопная система автомобиля также требует особого внимания. Казалось бы, что эта часть не так важна в работе двигателя, но не тут то было. От качества функционирования системы выхлопа авто зависит и мощность ДВС, и расход топлива, и выбросы вредных веществ в атмосферу.
Принцип работы выхлопной системы автомобиля
Своевременному и качественному выводу выхлопных газов отводится большая роль. Потому что, если вовремя отработанные газы не будут удаляться, то они будут оставаться в камерах сгорания цилиндров и заполнять некоторый объем, а значит, это приведет к потере мощности двигателя и нестабильной работе.
Выхлопная система состоит из нескольких секций, соединенных между собой крепежными болтами.
Назначение всех секций:
Простая конструкция выхлопной системы выводит газы по трубам. Все наверное знают, что если глушитель или труба глушителя продырявится, то шум работы двигателя увеличивается в несколько раз.
Уровень токсичности понижается за счет установки в выхлопную систему катализаторов. За работой катализатора следит датчик лябда-зонд. В дизельных агрегатах используется сажевый фильтр для уменьшения выбросов вредных веществ.
Некоторые снимают этот датчик сами и устанавливают обманку лябда зонд.
Как в бензиновых, так в современных дизельных ДВС используется турбонагнетатель, который загоняет смесь из кислорода и отработанных газов, которые он всасывает из выпускного коллектора. На корпусе выпускного коллектора таких машин устанавливается датчик, которые регулирует подачу в турбину выхлопных газов.
Конструкция выхлопной системы автомобиля
В строение системы выхлопа современных машин входят около 5 элементов, каждый из который выполняет свою функцию. В схему выхлопной системы входит:
Выпускной коллектор
Выпускной коллектор служит для приемки отработанных газов из камер сгораний цилиндров. Материал: чугун или нержавеющая сталь, или керамика.
Приемная труба
Приемная труба, которую обычно называют штанами служат для объединения выхлопных газов, поступивших из разных цилиндров в один общий коллектор. Дальше смесь выхлопных газов проходит через катализатор. На этом участки часто устанавливают гофру, чтобы гасить вибрации, которая передается на конструкцию выхлопной системы двигателем через жесткое соединение.
Катализатор или каталитический нетрализатор
Катализатор напоминает пчелиные соты из керамики. Сверху катализатор покрыт сплавом иридия и платины. Такие вещества позволяют вступать в химическую реакцию с веществами, содержащимися в выхлопных газах. Здесь происходит разделение на кислород и оксид азота. Отделенный чистый кислород помогает сжигать остатки топливно-воздушной смеси, в результате этого к глушителю подается азото-диоксидоуглеродная смесь. Датчик лябда зонд передает данные работы катализатора на блок управления (ЭБУ). Похожий датчик устанавливается на выпускной коллектор, чтобы анализировать показатели токсичности газов, которые поступили в катализатор.
Резонар или пламегаситель
Это устройство служит для уменьшения температуры отработанных газов. Понижение температуры происходит за счет ячеистой конструкции.
Глушитель
Конечной секцией вывода выхлопных газов является глушитель. В его корпусе находится перфорированная труба (то есть труба с отверстиями), задача которой уменьшить шум.
Все секции соединяются между собой болтами через фланцы. Соединения частей должны быть герметичными, поэтому устанавливаются термостойкие уплотнители.
Виды неисправностей и ремонт выхлопной системы автомобиля
Многие автолюбители усовершенствуют выхлопную систему. Этим занимается, в основном, молодежь, которые любят тюнинговать свои тачки. Одним из вариантов такого тюнинга — это удаление резонатора и установка прямоточного выхлопа.
Запрещается эксплуатировать автомобиль без выхлопной системы. Это и опасно, и разрушит двигатель.
Видео
Как заменить выхлопную систему своими руками на автомобиле ВАЗ.
Выхлопная система автомобиля: схема устройства, возможные неисправности и методы диагностики
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.
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:
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.
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, 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.
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.