Выпускная система (выхлопная система двигателя) – система для удаления отработавших газов, а также для снижения токсичности выхлопа и уровня шума в процессе работы ДВС. Эволюция двигателей внутреннего сгорания параллельно с ужесточением экологических норм и стандартов привели к тому, что система выпуска двигателя сегодня значительно усложнилась конструктивно по сравнению с ранними аналогами.
Устройство и принцип работы системы выпуска отработавших газов
Базовая система выпуска на ДВС, которые соответствуют стандарту Евро-2 и выше, состоит из следующих элементов:
- приемной трубы;
- кислородного датчика (лямбда-зонда);
- каталитического нейтрализатора;
- резонатора;
- глушителя;
В выхлопную систему дизельного двигателя на участке установки катализатора также монтируется сажевый фильтр. Для дизельных двигателей такой фильтр выступает обязательным конструктивным элементом. Автомобильная выхлопная система напрямую связана с ГРМ, так как отработавшие газы из цилиндров отводятся через выпускные клапаны.
Выхлоп из цилиндров попадает в выпускной коллектор двигателя. За выпускным коллектором на бензиновых автомобилях устанавливается катализатор (каталитический нейтрализатор). Что касается дизеля, сажевый фильтр может быть как отдельным элементом, так и объединяться с катализатором. Подобные решения служат для эффективной очистки выхлопных газов от вредных примесей.
Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое мочевина для дизеля. Из этой статьи вы узнаете об особенностях работы системы жидкостной очистки выхлопных газов дизельного двигателя посредством дозированного впрыска мочевины в катализатор химического типа.
Также в конструкции системы выпуска обязательно присутствует глушитель. Все составные элементы соединяются при помощи специальных соединительных труб, практически вся система выпуска (кроме выпускного коллектора) установлена под автомобилем и крепится к его днищу.
Выпускной коллектор
Выпускной коллектор системы выпуска позволяет реализовать отвод выхлопа и продувку цилиндров от остаточных продуктов сгорания топливно-воздушной смеси. Материалом изготовления выпускного коллектора зачастую является жаропрочный чугун или другой жаростойкий материал.
Выпускной коллектор постоянно взаимодействует с раскаленными выхлопными газами и подвержен значительному нагреву, а также существенным температурным перепадам в процессе остывания коллектора после прекращения работы ДВС.
Приемная труба
Приемная труба (варианты изогнутой формы, что зависит от индивидуальных конструктивных особенностей) крепится к выпускному коллектору через «подошву». Указанная подошва прикреплена к приемной трубе посредством сварки.
Также крепление приемной трубы может быть реализовано к выходу турбины в том случае, если конкретный бензиновый или дизельный мотор оборудован турбонаддувом. Высокофорсированные автомобили могут иметь больше чем одну приемную трубу. При помощи указанной приемной трубы к выпуску присоединяется следующий элемент системы выпуска отработавших газов двигателя — предглушитель (резонатор).
Глушитель
Глушитель представляет собой стальную емкость, внутри которой выполнены перегородки. Данный элемент обеспечивает снижение шума, а также уменьшает скорость движения потока выхлопных газов. Конструктивно глушитель принято делить на две части.
Первой частью является резонатор. В резонаторе поток выхлопа разделяется на части, там же происходит снижение скорости движения потока. Резонатор изготовлен из жаропрочного материала, аналогично впускному коллектору. Далее выхлоп попадает в основную часть глушителя.
Катализатор
Катализатор является элементом системы выпуска, в котором происходит нейтрализация вредных компонентов в выхлопе (углеводороды, оксид азота и углерода). Конструкция и расположение катализатора может отличаться зависимо от конкретной модели транспортного средства. Часто катализатор установлен сразу за выпускным коллектором.
Устройство имеет металлический корпус, который изнутри покрыт огнеупорным материалом. Сам катализатор находится внутри корпуса и фактически представляет собой сетку, покрытую активными компонентами (платиной, палладием и т.д). После прохождения выхлопа через такую сетку в катализаторе происходит химическая реакция, в результате чего токсичные элементы распадаются на относительно безвредные для окружающей среды соединения. В системе выпуска дизельных двигателей дополнительно устанавливается сажевый фильтр, который задерживает частицы сажи.
Рекомендуем также прочитать статью о том, как очистить сажевый фильтр дизельного двигателя. Из этой статьи вы узнаете о различных способах очистки сажевого фильтра дизеля своими руками.
Контроль состава выхлопных газов ЭБУ
ЭСУД (электронная система управления двигателем) тесно взаимодействует с выпускной системой. В выпуске устанавливается кислородный датчик (лямбда-зонд), который контактирует с выхлопом и измеряет количество кислорода в выхлопных газах. На основе полученных данных о количестве кислорода в отработавших газах ЭБУ двигателем корректирует состав топливно-воздушной смеси.
Лямбда-зонды на современных моторах устанавливаются парами, вкручиваются через резьбовое соединение. Один кислородный датчик ставится перед катализатором, в то время как другой установлен после него. Также в выпускном тракте дополнительно может быть вмонтирован температурный датчик для измерения температуры выхлопа, а также другие датчики.
Как работает выхлопная система автомобиля
Система выпуска начинает выполнять свою функцию после того, как отработавшие газы выводятся из камеры сгорания через открытый выпускной клан на такте выпуска. Отработавшие газы попадают в выпускной коллектор, после чего продолжается их дальнейшее движение.
На атмосферных двигателях за выпускным коллектором выхлоп сразу оказывается в приемной трубе. На моторах с турбонаддувом отработавшие газы сначала проходят через турбину, отдавая часть своей энергии на вращение турбинного колеса, а уже после вращения крыльчатки поступят в приемную трубу.
Продолжая движение по приемной трубе, выхлоп достигает катализатора. Лямбда-зонд в это момент измеряет количество кислорода в составе отработавших газов, температурный датчик делает замер температуры. Измерять нагрев выхлопа необходимо по причине того, что эффективная работа каталитического нейтрализатора происходит только с учетом высокой температуры 240-300 градусов по Цельсию.
Внутри катализатора выхлоп становится менее токсичным после контакта с покрытой активными элементами сеткой. После этого второй кислородный датчик снова производит замеры. Необходимо отметить, что система с двумя лямбда-зондами работает лучше аналогов с одним датчиком, передавая на ЭБУ более точные данные о соотношении базовых компонентов (горючее и воздух) в составе топливно-воздушной смеси.
После катализатора очищенные отработавшие газы достигают резонатора и попадают в глушитель, где происходит их многократное перенаправление и снижение общего шума. Завершением становится выход отработавших газов наружу через выхлопную трубу и их попадание в атмосферу.
Неисправности системы выпуска
Среди частых неисправностей выпускной системы отмечены:
- выход из строя катализатора;
- ошибочный сигнал или поломка лямбда-зондов;
- прогар отдельных участков и элементов выхлопной системы двигателя;
Подобные неисправности могут возникать как в результате естественного износа элементов выпускной системы в процессе езды на автомобиле, так и по причине различных неисправностей ДВС. Работа двигателя на топливе низкого качества и переобогащенной топливно-воздушной смеси, а также нарушения ряда условий эксплуатации могут быстро привести в негодность каталитический нейтрализатор.
Электронная система управления двигателем при таких неисправностях часто осуществляет перевод мотора в аварийный режим. В том случае, если на автомобиле прогорел глушитель, на стабильности работы ДВС такие неполадки могут не отражаться. Одновременно с этим наблюдается заметное снижение акустического комфорта.
