Выхлопная система автомобиля в деталях

Оксиды азота (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, в дальнейшем NOx)

Оксиды азота являются одними из наиболее токсичных компонентов отработавших газов. При нормальных атмосферных условиях азот представляет собой весьма инертный газ. При высоких давлениях и особенно температурах азот активно вступает в реакцию с кислородом. В выхлопных газах двигателей более 90% всего количества NOx составляет оксид азота NO, который ещё в системы выпуска, а затем и в атмосфере легко окисляется в диоксид (NO2). Оксиды азота раздражающе воздействуют на слизистые оболочки глаз, носа, разрушают легкие человека, так как при движении по дыхательному тракту они взаимодействуют с влагой верхних дыхательных путей, образуя азотную и азотистую кислоты. Как правило, отравление организма человека NOx проявляется не сразу, а постепенно, причем каких либо нейтрализующих средств нет.

Закись азота (N2O гемиоксид, веселящий газ) газ с приятным запахом, хорошо растворим в воде. Обладает наркотическим действием.

NO2 (диоксид) бледно-желтая жидкость, участвующая в образовании смога. Диоксид азота используется в качестве окислителя в ракетном топливе. Считается, что для организма человека оксиды азота примерно в 10 раз опаснее CO, а при учете вторичных превращений в 40 раз. Оксиды азота представляют опасность для листьев растений. Установлено, что их непосредственное токсичное влияние на растения проявляется при концентрации NOx в воздухе в пределах 0,5 — 6,0 мг/м3. Азотная кислота вызывает сильную коррозию углеродистых сталей. На величину выброса оксидов азота оказывает значительное влияние температура в камере сгорания. Так, при повышении температуры от 2500 до 2700 К скорость реакции увеличивается в 2,6 раза, а при уменьшении от 2500 до 2300 К — уменьшается в 8 раз, т.е. чем выше температура, тем выше концентрация NOx. Ранний впрыск топлива или высокие давления сжатия в камере сгорания также способствуют образованию NOx. Чем выше концентрация кислорода, тем выше концентрация оксидов азота.

Назначение

Как известно, в двигателе при работе происходит воспламенение смеси. Это возгорание сопровождается характерным звуком. При взрыве образуется колоссальная толкательная энергия. Она настолько велика, что способна поднять поршень в верхнюю мёртвую точку. В последнем такте работы происходит выпуск газов. Они под давлением выходят в атмосферу. Но для чего же нужна система выхлопа? Она служит для гашения звуковых колебаний. Ведь без нее работа даже самого технологичного мотора была бы громкой и невыносимой.

Таким образом, система выхлопа выполняет следующие функции:

  • Вывод из цилиндров двигателя продуктов горения.
  • Снижение уровня токсичности газов.
  • Исключение попадания продуктов горения в салон автомобиля.

Шумопоглощение в системе выпуска автомобиля

Основной причиной генерации шума являются пульсации газов в двигателе внутреннего сго­рания, т.е. вибрации газов, генерируемых в процессе сгорания топлива, и отработавших газов, вытесняемых через выпускные клапаны во время такта выпуска каждого рабочего цикла двигателя. Уровень этого вибрационного шума в некоторой степени снижается каталитическим нейтрализатором и сажевым фильтром. Однако этого оказывается недостаточно для того, чтобы Уровень шума не превышал значений, предпи­санных соответствующими нормами. По этой причине в средней или задней секции системы выпуска отработавших газов устанавливаются специальные глушители. В зависимости от количества цилиндров и мощности двигателя, в системе устанавливаются один, два или три глушителя. На автомобилях с V-образными дви­гателями левый и правый блоки цилиндров часто оборудуются отдельными каталитическими нейтрализаторами и глушителями.

Пределы уровня шума для автомобиля в Делом устанавливаются законодательством. Шум, производимый системой выпуска отрабо­тавших газов, составляет значительную часть общего уровня шума автомобиля

Это вызывает необходимость уделить особое внимание раз­работке эффективных глушителей. Хотя основ­ной целью является снижение уровня шума до допустимых пределов, дополнительной целью может быть создание специфичного для дан­ного автомобиля «брендового» звука

Назначение выпускной системы автомобиля

Сгорание топливно-воздушной смеси в цилиндрах ДВС происходит взрывоподобно, и в результате этих микровзрывов образуются большие объемы газов, которые толкают поршень и заставляют коленвал вращаться. Однако эти газы после рабочего цикла должны удаляться из цилиндра, чтобы их место заняла новая порция топливно-воздушной смеси. Задачу отвода отработанных газов решает выпускная система двигателя.

Также эта система решает и другую важную задачу — понижение шумности двигателя. Продукты сгорания топливно-воздушной смеси находятся в цилиндре под большим давлением и при открытии выпускного клапана стремительно вырываются в атмосферу — происходит громкий хлопок. Однако в одном цилиндре каждую секунду даже на холостых оборотах происходит около десятка микровзрывов, поэтому хлопки при открытии клапана сливаются в постоянный шум высокой интенсивности. С этим шумом и борется выпускная система двигателя, которую в обиходе называют просто глушителем.

Почему выходит из строя?

Ответ достаточно банален, так как сделан из металла и постоянно находится в агрессивной среде высокие температуры и вода (снег) под днищем – попросту прогорает или гниет. Металл начинаем разлагаться и от соли на дорогах.

Конечно, устройство современных глушителей улучшено, применены другие сплавы в конструкции, все рано через какое-то время он выгорает. Причем у современных вариантов, зачастую страдают перегородки внутри, либо прогорает пористый материал (зачастую минеральная вата) из-за чего начинает реветь даже целый снаружи глушитель.

Вот такое вот оно устройство глушителя, как видите сейчас это не только «глушение» звука от двигателя, но и экология и мощность.

НА этом заканчиваю, думаю вам было полезно, искренне ваш АВТОБЛОГГЕР.

Похожие новости

  • Где находится катализатор. Подробные фото машины
  • Как открутить прикипевший болт (гайку). Разберем глушитель, колл…
  • Удаление катализатора. Плюсы и минусы, расход, прошивка – раскры…

Резонатор своими руками

Перед тем как проектировать и собирать резонатор собственной конструкции необходимо понимать одну простую вещь. Чем толще материал, из которого изготовлена выхлопная система (в том числе резонатор), тем более эффективной будет борьба с вибрациями и возникающими шумами. Именно по этой причине выпускной коллектор, который первый принимает на себя газы из ГБЦ, имеет такой внушительный вес.

Однако при выборе материала не стоит переусердствовать и выбирать слишком массивные заготовки. В противном случае масса резонатора будет значительной, а это скажется на динамических характеристиках автомобиля, и нагрузке на его ходовую часть.

Существует ряд причин, по которым автовладельцы самостоятельно изготавливают резонаторы выхлопа. Одной из них является уменьшение шума, который производит стандартный заводской глушитель. Обычно для этого в систему выхлопа газов устанавливают дополнительный резонатор. Вторая причина — изготовление и установка прямоточного резонатора автомобиля. Его особенности заключаются в следующем:

  • уменьшение потери мощности двигателя (на самом деле незначительно, составляет около 5. 10%);
  • изменение звукового фона работы двигателя и выхлопной системы (для любителей низкого звука).

Для изготовления прямоточного резонатора вам понадобятся:

  • набор слесарных инструментов;
  • сварочный аппарат (желательно пользоваться современными полуавтоматами или инверторами);
  • углошлифовальная машина с набором отрезных и шлифовальных дисков.

Конструкция резонатора будет отличаться в зависимости от используемые материалов и фантазии автовладельца. Предлагаем для вас один из вариантов самостоятельного изготовления прямоточного автомобильного резонатора:

  • Предварительно подготовьте трубу, которая будет внутренней основой резонатора. Она должна быть такого же или немного большего диаметра, чем у заводского. Следите за тем, чтобы ее можно в дальнейшем без труда приварить к имеющейся системе, поэтому не выбирайте слишком большой диаметр (при условии отсутствия возможности присоединить трубу при помощи фланца).
  • Далее в этой трубе необходимо просверлить отверстия, аналогично стоковому резонатору.
  • После этого необходимо найти трубу немного большего диаметра (примерно на 3. 5 см), которая будет служить в качестве внешнего корпуса. Ее длину нужно сделать меньше (зависит от конструкции, в среднем на 5. 10 см с каждой стороны).
  • Изготавливают заглушки, необходимые для герметизации корпуса с торцов. Для этого используют листовой металл, где отрисовывают внешние диаметры большой и малой труб. После вырезают заготовки и обрабатывают при помощи шлифовальной машинки.
  • Трубу с большим диаметром надевают на трубу с меньшим диаметром, а полость между ними набивают стекловатой (а лучше современной минеральной ватой с хорошими тепло- и звукоизоляционными характеристиками).
  • Далее нужно с торцов заварить места по краям трубы с большим диаметром изготовленными заранее заглушками.
  • После выполнения сварочных работ следует очистить швы при помощи угловой шлифовальной машины. После этого стоит их окрасить.
  • Последний этап — это вваривание нового резонатора в систему выхлопа газов автомобиля. После проведения работ также очистите сварочные швы.

Резонатор своими руками

Приведенный алгоритм является приблизительным. Существует большое разнообразие вариантов самодельных резонаторов. В отдельных случаях их попросту выбрасывают из системы, устанавливая вместо них кусок трубы. Однако не советуем вам так делать, поскольку существенного дополнения к мощности автомобиля вы не получите, а вот дополнительный рев выхлопной трубы гарантирован!

Дополнительные проблемы

После установки самостоятельно изготовленного резонатора автовладелец наверняка столкнется с рядом проблем, которые необходимо обязательно решить. В первую очередь речь идет об увеличении массы системы отвода газов, и соответственно, автомобиля в целом. Это актуально в том случае, если вы использовали тяжелые металлические элементы для изготовления резонатора. Поэтому может возникнуть ситуация, когда нужно заменить кронштейны и/или амортизаторы. То есть, усилить их. В противном случае корпус машины “просядет”, а ходовая часть будет испытывать дополнительную нагрузку.

Кроме этого, замена резонатора влечет за собой изменение соотношения поступающего в двигатель воздуха и количества выхлопных газов. Поэтому опытным путем необходимо выявить, какие оптимальные настройки выбрать, и провести соответствующие регулировки в подаче топлива и фильтрации воздуха.

Мероприятия по снижению концентрации токсичных веществ в выхлопных газах

В настоящее время Правительства всех стран вводит определенные нормы на концентрацию вредных веществ в выхлопных газах автомобилей. Поэтому производители автомобилей, чтобы попасть на рынок, вынуждены проводить модернизацию систем ДВС с целью снижения уровня токсичных веществ.

Такими системами могут служить каталитические нейтрализаторы, сажевые фильтры, мочевина и многое другое. Так, например, для дизельных двигателей устанавливаются нейтрализаторы выхлопных газов, которые позволяют снизить токсичность на 80%. В системах безниновых двигателй устанавливают антитоксикатор в систему питания, что также позволяет добиться снижения концентрации вредных веществ.

Особенности работы и виды глушителей

В современных автомобилях используются два вида глушителей: резонансные и прямоточные. Оба могут устанавливаться в комплексе с резонатором (предварительным глушителем). В некоторых случаях прямоточная конструкция может заменять передний глушитель.

Устройство резонатора

Конструктивно резонатор глушителя, который также называют пламегасителем, представляет собой перфорированную трубу, находящуюся в герметичном корпусе, разделенном на несколько камер. Он состоит из следующих элементов:

  • корпус (имеет цилиндрическую форму);
  • теплоизоляционная прослойка (выхлопные газы имеют очень высокую температуру);
  • глухая перегородка (для поворота потока газов);
  • перфорированная труба;
  • дроссель (позволяет изменять сечение потока отработавших газов).

Конструкция резонансного глушителя

В отличие от предварительного, главный резонансный глушитель устроен сложнее. Он состоит из нескольких перфорированных труб, установленных в общем корпусе, которые разделены перегородками и находятся на разных осях (см. рис. Глушитель в разрезе):

  1. передняя труба с перфорацией;
  2. задняя труба с перфорацией;
  3. впускная труба;
  4. передняя перегородка;
  5. средняя перегородка;
  6. задняя перегородка;
  7. выпускная труба;
  8. корпус (овального сечения).

Таким образом, резонансный глушитель использует все виды преобразования звуковых волн различных частот.

Особенности прямоточного глушителя

Основным недостатком резонансного глушителя является эффект создания противодавления, который возникает в результате перенаправления потока отработавших газов (при его столкновении с перегородками). В связи с этим многие автомобилисты выполняют тюнинг системы выхлопа, устанавливая прямоточный глушитель.

Прямоточный глушитель

Конструктивно прямоточный глушитель состоит из следующих элементов:

  1. герметичный корпус;
  2. выпускная и впускная труба;
  3. труба с перфорацией;
  4. шумоизоляционный материал — чаще всего используется стекловолокно, которое отличается устойчивостью к высоким температурам и хорошими звукопоглощающими свойствами.

На практике глушитель-прямоток имеет следующий принцип работы: через все камеры проходит одна перфорированная труба. Таким образом, гашение шума путем изменения направления и сечения потока газов отсутствует, а подавление шумов реализуется исключительно благодаря интерференции и поглощению.

За счет беспрепятственного прохождения выхлопа через прямоточный глушитель возникающее противодавление очень мало. Однако на практике большого прироста мощности это не обеспечивает (от 3% до 7%). С другой стороны, у автомобиля появляется характерное для спортивных автомобилей звучание, поскольку присутствующие в нем шумопоглощающие технологии устраняют только высокие частоты.

От того, как работает глушитель, зависит комфорт водителя, пассажиров и пешеходов. Так при длительной эксплуатации повышенный шум может причинять серьезные неудобства. На сегодняшний день установка в конструкции прямоточного глушителя для автомобиля, перемещающегося в городской черте, является административным нарушением, которое грозит штрафами и предписанием о демонтаже устройства. Связано это с превышением норм шума, заданных стандартами.

Работа двигателя на автотранспортных средствах, если говорить про ДВС, сопряжена с выработкой достаточно сильного шума. Но этот шумовой эффект водитель, его пассажиры, а также люди на улице практически не слышат.

Так было далеко не всегда. Первые машины, работающие на двигателях внутреннего сгорания, были очень шумными, создавали много дыма, а потому это становилось настоящей проблемой. Но решение через некоторое время придумали.

Каждый современный автомобиль обязательно оснащается глушителем. Уже из названия становится очевидно, что главной функцией глушителей является гашение и подавление шумов и звуков, возникающих от работающего мотора.

Система выхлопа устроена достаточно сложно, несмотря на кажущуюся простоту выполняемых функций. В её состав входит несколько элементов, одним из которых выступает резонатор. Относительно него у автолюбителей возникают вопросы. Их интересует, что это такое, зачем устанавливается и какие задачи выполняет в работе системы выхлопа и всего автомобиля.

Комплектация выхлопной системы для генератора

В состав системы отвода выхлопных газов входит сильфон, который предназначен для гашения вибрации, и включающий в себя сваренную конструкцию с концевой арматурой, в виде универсального адаптера (крепится на выхлопную трубу генератора). Далее сильфон соединяется с универсальным патрубком (в случае, если выбрана прямая конструкция выхлопной системы) или уголком (если требуется поворот системы на 90º). Заключительным элементом выхлопной системы является термокомпенсатор для прохода через стену, который представляет собой трубу с пластинами, закрывающими отверстие в стене

Для изоляции трубы при прохождении через стену применяются термоизолирующие материалы, что особенно важно, если строение выполнено из дерева. Места соединений элементов закрепляются хомутами и герметизируются высокотемпературными материалами

Данная конструкция системы отвода выхлопных газов проста в применении и позволяет произвести монтаж как самостоятельно, так и с привлечением нашей сервисной службы. ООО «Техкам-Сервис» предлагает приобрести все элементы выхлопной системы для генератора, как отдельно, так и в полном комплекте. Также, мы изготавливаем системы отвода выхлопных газов по индивидуальным эскизам и глушители для генераторов.

Основные элементы выхлопной системы

Конструкция выхлопной системы становится более сложной, но с каждой новой моделью машины она включает в себя все те же элементы.

Коллектор

Приемная труба является промежуточным звеном между двигателем машины и нейтрализатором (катализатором). Коллектор отвечает за вывод газов. Так как в этом случае идет очень сильная механическая и температурная нагрузка, которая может доходить до 1000 градусов, то к этой части глушителя предъявляются довольно строгие требования. Поэтому при изготовлении приемной трубы используют только самые лучшие сплавы чугуна и стали.

Также на этой детали иногда устанавливают вибро-компенсатор (гофру), благодаря которому вибрация двигателя гасится и не переходит дальше по выхлопной системе.

Нейтрализатор

В каталитическом нейтрализаторе (или катализаторе) происходит «дожиг» несгоревших остатков топлива и переработка окиси углерода. Этот элемент выхлопной системы представляет собой специальную камеру или бачок, в котором расположен керамический или металлический элемент в виде сот. Благодаря этим сотам газовые смеси очищаются за счет химических реакций.

Сейчас производители начали изготавливать многосекционные нейтрализаторы, отвечающие всем международным стандартам, которые производят обработку большего спектра вредных веществ.

Передний глушитель (резонатор)

Резонатор – по сути, является одной из тех деталей, которые принято называть глушителями. Этот элемент выполняет функцию снижения шума, но никак не очистки выхлопных газов. Когда газы проходят через резонатор, создается много шума. Поэтому внутренняя «начинка» переднего глушителя представляет собой многочисленные решетки и отверстия, которые позволяют снизить скорость вырывающихся газов, а также вибрацию. По большому счету резонатор – это бак с перфорированной трубой.

Передние глушители бывают:

  • Активными. Такие глушители изготавливаются из специальных звукопоглощающих материалов, а их конструкция отличается простотой.
  • Реактивными. В глушителях этого типа используются комбинации из расширительных, а также резонаторных камер.

Не стоит путать резонатор с задним глушителем, так как их конструкция сильно отличается.

Задний глушитель

Когда мы говорим «глушитель» то чаще всего в виду имеется именно задняя часть выхлопной системы. Этот элемент производит окончательное поглощение шума, а также осуществляет завершающий вывод газов.

В отличие от резонатора, внутренняя «начинка» заднего глушителя неоднородна. Внутри него установлено несколько камер со специальными наполнителями. Благодаря пористой структуре, системе перегородок и воздуховодам удается не только избавиться от сильного шума, но снизить температуру в системе.

Говоря о снижении шума, нельзя обойти стороной другой тип системы, который снижает повышенный шум в выхлопной трубе.

Устройство глушителя автомобиля в разрезе, действующего по принципу поглощения шумов, изображено на схеме.

Как и в резонаторе, здесь устанавливаются перегородки и перемычки в виде трубок. Только в последних выполнено множество отверстий различного диаметра (перфорация), а по бокам уложен негорючий поглощающий материал. Как правило, для данных целей используется базальтовая либо каолиновая вата, спокойно выдерживающая температуру газов 600–700 °С.

Звуковые волны, проходя через соседние патрубки с отверстиями, частично рассеиваются и гасятся за счет наложения друг на друга. Вторая часть колебаний поглощается наполнителем, а третья сглаживается благодаря перегородкам и изменению направления потока.

Как ухаживать за выхлопной системой?

Прежде всего, она должна быть защищена от коррозии. Здесь стоит помнить, чтобы тщательно помыть ее после зимы (конечно, когда она остывает), чтобы очистить ее от остатков дорожной соли. Стоит также парковать машину на сухой земле, а не на мокрой траве.

Специальные высокотемпературные краски могут быть использованы для защиты отдельных компонентов системы (труб и глушителей) от коррозии. Кроме того, стоит проверить состояние подвесок.

Катализаторы и сажевые фильтры наиболее долговечны в автомобилях, которые часто ездят за пределы города. Также необходимо быстро устранить сбои систем впрыска, которые разрушают дизельные сажевые фильтры, а также сбои систем зажигания в автоцистернах, вызывающие необратимое разрушение катализатора.

Компоненты системы выпуска отработавших газов

Система выпуска отработавших газов состоит из выпускного коллектора, компонентов для очистки отработавших газов, шумопоглощаю­щих компонентов и различных соединителей этих компонентов.

Конструкция и компоновка этих компонен­тов на легковых и коммерческих автомобилях значительно различаются. В системах выпуска отработавших газов легковых автомобилей отдельные компоненты соединятся трубами, и вся система устанавливается под днищем ав­томобиля (см. рис. «Система выпуска отработавших газов» ). В зависимости от рабо­чего объема двигателя и типа используемого глушителя система выпуска отработавших га­зов легкового автомобиля имеет массу от 8 до 40 кг. Поскольку компоненты системы изнутри подвергаются коррозионному воздействию горячих газов и конденсата, а снаружи — влаги и соленой воды, они в основном изготавлива­ются из высоколегированных сталей.

Нормы Евро-4 требуют установки компо­нентов для очистки отработавших газов также и на коммерческих автомобилях. Обычно эти компоненты объединены в большую систему и крепятся к раме. Отдельные компоненты описаны ниже на примере системы выпуска отработавших газов легкового автомобиля. Особенности систем выпуска отработавших газов коммерческих автомобилей будут рас­смотрены в конце этого раздела.

Признаки неисправностей резонатора

Напоследок хочется добавить несколько слов относительно того, как можно определить возникновение неисправностей в работе резонатора.

Любые поломки, связанные с этим элементов, приводят к падению мощности двигателя, повышают уровень шума и способствуют увеличению расхода топлива.

Определить неполадки можно по нескольким характерным признакам. А именно:

  • заметно повысилась громкость в работе выхлопной системы. Каждый автовладелец знает, насколько громко или тихо работает его выхлоп. Если же звук возрастает, глушитель функционирует слишком шумно, то это прямой признак выхода из строя резонатора. Он не справляется со своими задачами, а потому на глушитель выходит сильный шум, который не был предварительно погашен;
  • звук дребезжания металла. Он доносится от места, где располагается узел резонатора. В такой ситуации высока вероятность того, что один из внутренних компонентов резонатора под воздействием температурных нагрузок уже прогорел полностью;
  • падает мощность двигателя. Водитель нажимает на педаль газа, но не получает привычную отдачу. Разгон происходит медленнее, при этом растёт количество потребляемого топлива. Эти признаки характерны в случае снижения пропускной способности малого глушителя, то есть резонатора на автомобиле.

Если начал проявляться хотя бы один из перечисленных признаков, либо сразу несколько, требуется проверить состояние резонатора.

В зависимости от результатов проверки, можно обойтись мелким ремонтом, частичной заменой, либо же полной сменой вышедшего из строя резонатора.

Когда резонаторы прогорают, пытаться их запаять и заварить сварочным оборудованием не рекомендуется. Лучше заменить деталь полностью. Дополнительно следует узнать, почему элемент вышел из строя раньше положенного срока.

При грамотной эксплуатации резонаторы служат очень долго и не требуют периодической замены. Но в определённых условиях износ может наступить раньше времени. И тогда оптимальным решением проблемы станет замена.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector