Автомобиль, оснащенный двигателем внутреннего сгорания, нуждается в системе, через которую бы выбрасывались выхлопные газы. Такая система, называемая выхлопной, появилась одновременно с изобретением двигателя и вместе с ним совершенствовалась и модернизировалась на протяжении многих лет. Из чего состоит выхлопная система автомобиля и как работает каждый из ее компонентов, мы расскажем вам в этом материале.
Три столпа выхлопной системы
При сгорании топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя образуются выхлопные газы, которые необходимо удалить, чтобы цилиндр снова наполнился необходимым количеством смеси. Для этих целей автомобильные инженеры изобрели выхлопную систему. Он состоит из трех основных компонентов: выпускного коллектора, каталитического нейтрализатора (нейтрализатора), глушителя. Рассмотрим каждый из компонентов этой системы в отдельности.
Схема выхлопной системы. В данном случае резонатор является дополнительным глушителем.
Выпускной коллектор появился практически одновременно с двигателем внутреннего сгорания. Это аксессуар двигателя, состоящий из нескольких трубок, которые соединяют камеру сгорания каждого цилиндра двигателя с каталитическим нейтрализатором. Выпускной коллектор изготавливается из металла (чугун, нержавеющая сталь) или керамики.
Многообразие
Так как коллектор постоянно находится под воздействием высоких температур отработавших газов, более «работоспособны» коллекторы из чугуна и нержавеющей стали. Также предпочтительнее коллектор из нержавеющей стали, так как в процессе охлаждения агрегата после остановки автомобиля в нем скапливается конденсат. Конденсат может вызвать коррозию чугунного коллектора, но коррозия не возникает на коллекторе из нержавеющей стали. Преимуществом керамического коллектора является небольшой вес, но он не может долго выдерживать воздействие высоких температур выхлопных газов и дает трещины.
Выпускной коллектор Хаманн
Принцип работы выпускного коллектора прост. Выхлопные газы проходят через выпускной клапан в выпускной коллектор, а оттуда в каталитический нейтрализатор. Помимо основной функции удаления выхлопных газов, коллектор помогает продувать камеры сгорания двигателя и «собирать» новую порцию выхлопных газов. Происходит это из-за разницы давлений газов в камере сгорания и коллекторе. В коллекторе давление ниже, чем в камере сгорания, поэтому в трубах коллектора образуется волна, которая, отражаясь от пламегасителя (резонатора) или каталитического нейтрализатора, возвращается в камеру сгорания, и в этот момент в следующем такте выхлопа он способствует устранению очередной порции газов.Скорость создания этих волн зависит от скорости двигателя: чем выше скорость, тем быстрее волна будет «ходить» по коллектору.
Из выпускного коллектора выхлопные газы попадают в нейтрализатор или каталитический нейтрализатор. Он состоит из керамических сот, на поверхности которых находится слой платино-иридиевого сплава.
Схема каталитического нейтрализатора
При контакте с этим слоем из выхлопных газов в результате химической реакции восстановления образуются оксиды азота и кислорода, что используется для более эффективного сжигания остатков топлива в выхлопе. В результате действия реагентов катализатора в выхлопную трубу поступает смесь азота и углекислого газа.
Наконец, третьим основным элементом выхлопной системы автомобиля является глушитель, представляющий собой устройство, предназначенное для снижения уровня шума при выбросе выхлопных газов. Он, в свою очередь, состоит из четырех компонентов: трубки, соединяющей резонатор или катализатор с глушителем, самого глушителя, выхлопной трубы и наконечника выхлопной трубы.
Глушитель
Очищенные от вредных примесей выхлопные газы поступают от катализатора по патрубку к глушителю. Корпус глушителя изготавливается из различных марок стали: обычной (срок службы — до 2 лет), алюминизированной (срок службы — 3-6 лет) или нержавеющей стали (срок службы — 10-15 лет). Он имеет многокамерную конструкцию, при этом каждая камера снабжена отверстием, через которое выхлопные газы по очереди попадают в следующую камеру. Благодаря такой многократной фильтрации выхлопные газы гасятся, звуковые волны выхлопных газов гасятся. Затем газы попадают в выхлопную трубу. В зависимости от мощности двигателя, установленного в автомобиле, количество выхлопных труб может варьироваться: от одной до четырех. Последним элементом является наконечник выхлопной трубы.
На автомобилях с турбированными двигателями глушители устанавливаются меньшего размера, чем на автомобилях с безнаддувными двигателями. Дело в том, что турбина использует для работы выхлопные газы, поэтому в выхлопную систему попадают только некоторые из них; поэтому у этих моделей маленькие глушители.
