При работе двигателя автомобиля образуются продукты сгорания, имеющие высокую температуру и достаточно токсичные. Для их охлаждения и удаления из цилиндров, а также для снижения уровня загрязнения окружающей среды в конструкции автомобиля предусмотрена выхлопная система. Еще одной функцией этой системы является снижение шума двигателя. Выхлопная система состоит из нескольких компонентов, каждый из которых выполняет определенную функцию.
Устройство выхлопной системы
Основной функцией выхлопной системы является эффективное удаление выхлопных газов из цилиндров двигателя, снижение их токсичности и уровня шума. Знание того, из чего состоит 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 применимых экологических норм. Выхлопная система может состоять из следующих компонентов:
- Выпускной коллектор: выполняет функцию отвода газов и охлаждения (продувки) цилиндров двигателя. Изготавливается из термостойких материалов, так как средняя температура выхлопных газов колеблется от 700°С до 1000°С.
- Напорная труба представляет собой трубу сложной формы с фланцами для крепления к коллектору или турбокомпрессору.
- Каталитический нейтрализатор (устанавливается на бензиновые двигатели экологического стандарта Евро-2 и выше) удаляет из выхлопных газов наиболее вредные компоненты CH, NOx, CO, превращая их в водяной пар, углекислый газ и азот.
- Пламегаситель – устанавливается в выхлопные системы автомобилей вместо катализатора или сажевого фильтра (как недорогая 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 лишь 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 устанавливаются 2 датчика.
- Сажевый фильтр (обязательная часть выхлопной системы дизельного двигателя) – удаляет сажу из выхлопных газов. Вы можете совмещать функции катализатора.
- Резонатор (предварительный глушитель) и основной глушитель: снижает шум выхлопа.
- Труба – соединяет разные части выхлопной системы автомобиля в единую систему.
Как работает выпускная система
В классическом варианте для бензиновых двигателей выхлопная система автомобиля работает следующим образом:
- Выпускные клапаны двигателя открываются и выхлопные газы с остатками несгоревшего топлива покидают цилиндры.
- Газы от каждого цилиндра поступают в выпускной коллектор, где объединяются в единый поток.
- Через выхлопную трубу выхлопные газы из выпускного коллектора проходят первый лямбда-зонд (датчик кислорода), который регистрирует количество кислорода в выхлопе. На основании этих данных электронный блок управления регулирует расход топлива и соотношение воздух-топливо.
- Затем газы поступают на катализатор, где химически реагируют с металлами-окислителями (платина, палладий) и металлами-восстановителями (родий). При этом рабочая температура газов должна быть не менее 300 °С.
- На выходе из катализатора газы проходят через второй лямбда-зонд, позволяющий оценить состояние катализатора.
- Затем чистые выхлопные газы попадают в резонатор, а затем в глушитель, где потоки выхлопных газов преобразуются (сужаются, расширяются, перенаправляются, поглощаются), снижая уровень шума.
- Выхлопные газы основного глушителя уже выбрасываются в атмосферу.
Выхлопная система дизельного двигателя имеет некоторые характеристики:
- Выхлопные газы, выходящие из цилиндров, попадают в выпускной коллектор. Температура выхлопных газов дизельного двигателя составляет 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 норм эксплуатации автомобилей. Например, из категории Евро-3 установка каталитического нейтрализатора и сажевого фильтра обязательна для бензиновых и дизельных двигателей, а его замена на пламегаситель считается нарушением закона.
