Блог

Устройство, принцип работы и основные неисправности системы выпуска автомобиля

Многие полагают, что целью системы выпуска отработавших газов является лишь обеспечение тишины работы ДВС на автомобиле. В реальности современная выхлопная система оказывает влияние на комфорт вождения, охрану окружающей среды и даже динамические характеристики транспортного средства. Подробно разберем, какие именно аспекты она затрагивает. Также рассмотрим строение выхлопной системы автомобиля, потенциальные неисправности и методы их устранения.

Из чего состоит выхлопная система автомобиля

Выхлопная система – это один из важнейших компонентов автомобиля, который несет на себе главную задачу – отвод отработанных газов, которые образуются в процессе сгорания топлива в двигателе. Работоспособность и эффективность данной системы напрямую влияют на производительность автомобиля, его экологичность и безопасность эксплуатации.

Среди задач механизма выделяют:

• Уменьшение шума — выхлопная система способствует снижению шума, который образуется при сгорании топлива в двигателе. Это особенно важно для соблюдения нормативов шумового загрязнения и создания комфортных условий для водителя и пассажиров.
• Отвод отработанных газов — главная задача выхлопной системы заключается в эффективном и безопасном удалении отработанных газов из цилиндров двигателя. Это позволяет предотвращать их попадание в салон автомобиля, что может негативно сказаться на здоровье людей.
• Снижение токсичности выбросов — выхлопная система обеспечивает нейтрализацию вредных веществ, содержащихся в отработанных газах, таких как оксиды азота и углерода. Современные системы улавливают и обрабатывают эти вещества, снижая вредное воздействие на окружающую среду.
• Повышение экономичности — правильно подобранная выхлопная система способствует оптимальному расходу топлива, что является важным фактором для экономии ресурсов и снижения эксплуатационных затрат.

Многофункциональность усложняет конструкцию выхлопной системы. Даже в наиболее простых вариантах она включает в себя выпускной коллектор, катализатор, лямбда-зонды, резонатор, глушитель и выхлопную трубу.

В современных автомобилях схему выпуска отработавших газов могут дополнять турбокомпрессор, дополнительные заслонки и системы очистки выхлопа. Наоборот, у очень старых машин может отсутствовать нейтрализатор и датчики — вместо них используется простая конструкция с приёмной трубой, соединяющей коллектор с резонатором.

Подробнее о главных компонентах

Выпускной коллектор – это массивная деталь, часто изготовленная из чугуна или стали, которая устанавливается на головке блока цилиндров непосредственно за выпускными клапанами. Главная задача коллектора заключается в отводе выхлопных газов от каждого цилиндра в единый канал. После коллектора может быть подключена приемная труба, каталитический нейтрализатор или турбокомпрессор, если двигатель с турбонаддувом.

В системе выхлопа автомобиля может быть установлен первичный лямбда-зонд, который располагается перед катализатором. Он выполняет важную функцию, передавая информацию об уровне содержания кислорода в отработавших газах электронному блоку управления двигателем (ЭБУ). Затем, на основе полученных данных, ЭБУ корректирует состав горючей смеси, которая поступает в камеру сгорания. Мы уже подробно рассмотрели, как работает лямбда-зонд и как его функции влияют на работу двигателя.

Далее, горячие выхлопные газы проходят через катализатор, где они проходят через узкие каналы и окисляются до менее вредных веществ под воздействием тончайшего слоя палладия, родия и платины на керамических сотах. Это делает выхлоп более экологичным, преобразуя их в основном в углекислый газ. Катализатор, благодаря содержанию дорогостоящих металлов, является самым дорогим компонентом системы выхлопа автомобиля и требует бережного обращения. Из-за риска поломки при использовании некачественного топлива или из-за неполадок в двигателе катализатор быстро забивается отложениями и выходит из строя; в данном случае решение проблемы — удаление катализатора и его замена на пламегаситель.

Современные выхлопные системы включают второй лямбда-зонд на выходе из катализатора для контроля уровня кислорода в выхлопных газах. Этот зонд помогает ЭБУ определить эффективность работы катализатора. В дизельных автомобилях, помимо катализатора, устанавливается сажевый фильтр для очистки газов от частиц сажи. Для соблюдения строгих норм выбросов конструкторы добавляют в систему впрыск мочевины, которая уменьшает содержание вредных оксидов азота в дизельных выбросах. Когда забиваются соты сажевого фильтра, владелец понимает это по ряду признаков: тяга ДВС снижается, растет топливный расход, начинают «плавать» обороты на холостом ходу, а из выхлопной трубы валит белый дым. Решение такого рода проблем — удаление сажевого фильтра, который потерял свою функциональность.

Резонатор, глушитель и выхлопная труба

Резонатор следует за катализатором и используется для подавления шума от выхлопных газов, проходящих по дороге. Он содержит систему отражающих камер и каналов с перфорацией, которые поглощают и резонируют с волнами давления газов. Резонатор также играет роль в правильной организации волн давления, улучшая продувку цилиндров и увеличивая мощность двигателя на высоких оборотах. Кроме того, резонатор помогает снизить температуру газов, действуя как теплообменник.

Финальная составляющая структуры автомобиля, известная как глушитель, играет важную роль. Обычно это самая объемная «банка» под днищем машины, которая служит для снижения шума, поглощая остаточную энергию газов и делая выхлоп более тихим.

Глушитель представляет собой металлический корпус, который подвешен на резиновых опорах. Внутри корпуса расположена система перфорированных трубок и камер. Газы выхлопа проходят через эти трубки, теряя энергию и уровень шума. Лишь после прохождения через глушитель, выхлопные газы попадают наружу через выхлопную трубу автомобиля.

Мощные автомобили могут быть оснащены двумя глушителями. Кроме того, такую раздвоенную систему часто используют в тюнинге, считая, что она придает автомобилю более престижный статус. Популярна услуга подбора и установки глушителей со спортивным выхлопом на автомобиль, за счет чего удается повысить его мощность.

Какие могут быть поломки?

Из-за негативного воздействия горячих выхлопных газов изнутри и абразивных веществ снаружи, система выхлопа автомобиля считается одной из наиболее уязвимых частей автомобиля. Коррозия выхлопной системы обусловлена электрохимическим процессом, вызванным резкими перепадами температур. Для увеличения долговечности современные системы выхлопа изготавливаются из специальных металлов, устойчивых к ржавчине, либо с соответствующим покрытием. Рекомендуется также регулярно очищать днище автомобиля, особенно весной, чтобы удалить остатки дорожных реагентов, которые способствуют быстрой коррозии.

Обычно коллектор не ломается, однако иногда металлические прокладки в месте их соединения с головкой блока цилиндров или катализатором могут пробиться, что позволяет выхлопным газам попадать в салон через отсек двигателя, что представляет опасность для водителя и пассажиров. Кроме того, подрыв прокладки может привести к возгоранию проводки, а также других уязвимых деталей, находящихся поблизости, или привести к всасыванию воздуха в систему выпуска, что может повлечь неправильную работу лямбда-зонда.

Слабым звеном приемной трубы является ее «гофра» — гибкий элемент, необходимый для компенсации движений двигателя. Под воздействием вибрации и высоких температур этот участок может изнашиваться и порваться, и тогда владельцу автомобиля потребуется замена гофры глушителя.

Чаще всего в системе выхлопных газов возникают проблемы с утратой герметичности, за исключением, разумеется, распространенных в России проблем с катализаторами. В основном из-за коррозии портятся приемная труба, резонатор или соединительные трубы.

Из-за высокой температуры и скорости, газы попадают в резонатор быстрее, чем в глушитель, что приводит к его более быстрому износу. Глушитель, в свою очередь, подвержен коррозии, как с внешней, так и с внутренней стороны из-за образования конденсата после остановки двигателя из-за перепадов температур. Проблемы с неплотностями или отверстиями в выхлопной системе могут привести к запаху газов в салоне и увеличению шума работы двигателя. Поэтому в случае сквозной коррозии и при определенном пробеге, когда установленная деталь дохаживает свой срок жизни, необходимо не пропустить момент и заменить глушитель.

Проблемы с катализатором не всегда легко выявить, но обычно их можно разделить на две категории. Первая — забивка сот приводит к ухудшению проходимости выхлопных газов, что снижает мощность двигателя и эффективность очистки выхлопа. Эти проблемы могут быть выявлены при диагностике выхлопной системы с помощью показаний второго лямбда-зонда.

Краткие итоги

• Выхлопная система — это ключевой компонент автомобиля, ответственный за правильное функционирование двигателя и защиту здоровья водителя.
• Система выхлопа выполняет несколько важных функций: отводит выхлопные газы из двигателя во внешнюю среду, снижает вредность этих газов и обеспечивает уровень шума в автомобиле и вокруг него.
• Компоненты системы выхлопа, такие как коллектор, труба, катализатор, резонатор и глушитель, соединены между собой в определенной последовательности.
• Выпускная система автомобиля испытывает значительное воздействие и может быть подвержена повреждениям. В России, из-за низкого качества топлива, особенно уязвимым компонентом является каталитический конвертер.
• Регулярная диагностика и, при необходимости — ремонт выхлопной системы — прямо влияют на мощность двигателя и комфорт при вождении.