Устройство и принцип работы выхлопной системы автомобиля

Каждый автомобиль, оснащенный двигателем внутреннего сгорания, имеет хотя бы примитивную выхлопную систему. Она устанавливается не только для обеспечения комфорта для водителя и окружающих. Данная конструкция играет важную роль для эффективного отвода отработанных газов.

Рассмотрим устройство выхлопной системы, а также варианты ее модернизации и ремонта.

Что такое выхлопная система автомобиля?

Под выхлопной системой подразумевается совокупность труб разной длины и диаметра, а также объемных емкостей, внутри которых находятся заграждающие элементы. Устанавливается она всегда под автомобилем, а подсоединяется к выпускному коллектору.

Благодаря разной конструкции резервуаров (основной глушитель, резонатор и катализатор) гасится большинство звуков, образующихся в результате работы силового агрегата.

Назначение выпускной системы автомобиля

Как следует из названия системы, она предназначена для удаления выхлопных газов из мотора. Помимо этой функции данная конструкция служит еще для:

• Гашение звука выхлопа. Когда мотор заведен, в рабочих камерах цилиндров происходят микровзрывы воздушно-топливной смеси. Даже в небольшом количестве этот процесс сопровождается сильными хлопками. Энергии, которая при этом высвобождается, достаточно, чтобы приводить в движение поршни внутри цилиндров. Благодаря наличию элементов с разным внутренним строением шум выхлопа гасится о перегородки, расположенные в глушителе.
• Нейтрализация токсичных отходов. Эту функцию выполняет каталитический нейтрализатор. Данный элемент устанавливается максимально близко к блоку цилиндров. Во время сгорания воздушно-топливной смеси образуются ядовитые газы, которые сильно загрязняют окружающую среду. При прохождении выхлопа через катализатор происходит химическая реакция, в результате которой происходит уменьшение выброса вредных газов.
• Отвод газов за пределы автомобиля. Если установить глушитель сразу возле мотора, то когда автомобиль стоит с заведенным мотором (например, на светофоре или в пробке), отработанные газы скапливались бы под машиной. Так как воздух для охлаждения салона берется из подкапотного пространства, то в этом случае в салон попадало бы меньше кислорода.
• Охлаждение выхлопа. При сгорании топлива в цилиндрах температура поднимается до 2000 градусов. После удаления газов через коллектор они охлаждаются, но даже в этом случае они настолько горячие, что могут травмировать человека. По этой причине все детали системы выпуска изготавливаются из металла (материал имеет большую теплоотдачу, то есть, быстро нагревается и остывает). В результате отработанные газы не обжигают тех, кто проходит мимо выхлопной трубы.

Устройство выхлопной системы

В зависимости от модели автомобиля система выхлопа будет иметь свою конструкцию. Однако в основном устройство системы практически одинаково. В конструкцию входят такие элементы:

• Выпускной коллектор. Этот элемент изготавливается из жаростойкого металла, так как он принимает на себя основную термическую нагрузку. По этой же причине крайне важно, чтобы соединение с головкой блока цилиндров и приемной трубой было максимально герметичным. В этом случае система не будет пропускать стремительный поток горячих газов. Из-за этого стык быстрее прогорал бы, и детали нужно было бы часто менять.
• «Штаны» или приемная труба. Данная деталь так называется, потому что выхлоп из всех цилиндров соединяются в ней в одну трубу. В зависимости от типа двигателя количество патрубков будет зависеть от числа цилиндров агрегата.
• Резонатор. Это так называемый «малый» глушитель. В его небольшом резервуаре происходит первая стадия замедления потока выхлопных газов. Он также изготавливается из огнеупорного сплава.
• Каталитический нейтрализатор. Данный элемент устанавливается во всех современных автомобилях (если мотор дизельный, то вместо катализатора стоит сажевый фильтр). Его задача – устранять токсичные вещества из отработанных газов, образующихся после сгорания дизтоплива или бензина. Существует несколько видов устройств, предназначенных для нейтрализации вредных газов. Чаще всего встречаются керамические модификации. В них тело катализатора имеет ячеечную структуру в виде пчелиных сот. В таких катализаторах корпус имеет утеплитель (чтобы стенки не прогорали), а на входе установлена стальная мелкоячеистая сетка. Поверхности сетки и керамики покрыты активным веществом, благодаря которому происходит химическая реакция. Металлический вариант практически идентичен керамическому, только вместо керамики его тело состоит из гофрированного металла, который покрыт тончайшим слоем палладия или платины.
• Лямбда-зонд или датчик кислорода. Он размещается после катализатора. В современных автомобилях эта деталь является составной частью, которая синхронизирует топливную и выхлопную системы. При контакте с выхлопными газами он замеряет количество кислорода и подает соответствующий сигнал на блок управления (подробней о его устройстве и принципе работы рассказано здесь).
• Основной глушитель. Существует множество различных видов глушителей. Каждый из них имеет свои конструктивные особенности. В основном «банка» имеет несколько перегородок, благодаря которым гасится громкий выхлоп. Некоторые модели имеют особенное устройство, которое при помощи особенного звука позволяет подчеркнуть мощность двигателя (примером тому служит выхлопная система Subaru Impreza).

На месте соединения всех деталей должна обеспечиваться максимальная герметичность, в противном случае автомобиль будет издавать шум, а края труб будут быстрее прогорать. Уплотнители изготавливаются из огнеупорных материалов. Для надежной фиксации используются болты, а чтобы вибрации от мотора не передавались на кузов, трубы и глушители подвешиваются к днищу при помощи резиновых серег.

Принцип работы выхлопной системы

Когда на такте выпуска открывается клапан, отработанные газы удаляются в выпускной коллектор. Далее они идут в приемную трубу и соединяются с потоком, идущим из других цилиндров.

Если ДВС оснащен турбиной (например, в дизельных моторах или турбированных бензиновых вариантах), то выхлоп сначала из коллектора подается на крыльчатку компрессора, а только потом идет в приемную трубу.

Следующая точка – катализатор, в котором происходит нейтрализация вредных веществ. Эта деталь всегда устанавливается максимально близко к мотору, так как химическая реакция происходит при высоких температурах (подробней о функционировании каталитического нейтрализатора рассказывается в отдельной статье).

Далее выхлоп проходит через резонатор (название говорит о функции данной детали – резонировать большинство звуков) и попадает в основной глушитель. В полости глушителя имеется несколько перегородок со смещенными относительно друг друга отверстиями. Благодаря этому поток множество раз перенаправляется, шумы гасятся, и из выхлопной трубы идет максимально ровный и тихий выхлоп.

Возможные неисправности, методы их устранения и варианты тюнинга

Самая распространенная неисправность выхлопной системы – прогорание детали. Чаще всего это происходит на месте соединения из-за нарушения герметичности. В зависимости от степени поломки потребуются свои средства. Нередко прогорание происходит внутри глушителя.

В любом случае диагностика выхлопной системы – одна из самых легких задач. Главное – прислушиваться к работе мотора. Когда шум выхлопа начинает усиливаться (сначала приобретает оригинальный «басистый» звук, как у мощного автомобиля), значит, пора заглянуть под автомобиль и посмотреть, в каком месте происходит утечка.

Ремонт глушителей зависит от степени износа. Если деталь относительно недорогая, то лучше было бы заменить ее на новую. Более дорогие модификации можно залатать при помощи газовой ил и электрической сварки. На этот счет существует много разных мнений, поэтому автолюбитель должен сам определить, какой метод устранения неисправности использовать.

Если в выхлопной системе имеется датчик кислорода, то его неисправность внесет серьезные коррективы в работу топливной системы и может испортить катализатор. По этой причине некоторые специалисты рекомендуют всегда иметь в запасе один исправный датчик. Если после замены детали на приборной панели исчезает сигнал об ошибке работы мотора, значит, проблема была в ней.

Тюнинг выхлопной системы

Устройство выхлопной системы имеет непосредственное влияние на мощность мотора. По этой причине некоторые водители модернизируют ее, добавляя или удаляя некоторые элементы. Самый распространенный вариант тюнинга – установка прямоточного глушителя. В этом случае из системы демонтируется резонатор для большего эффекта.

Стоит отметить, что вмешательство в схему системы может серьезно повлиять на эффективность силового агрегата. Каждая модификация глушителя подбирается с учетом мощности двигателя. Для этого делаются сложные инженерные расчеты. По этой причине в отдельных случаях модернизация системы не только неприятна на звук, но и «крадет» драгоценные лошадиные силы мотора.

Если нет достаточных познаний относительно работы двигателя и выхлопной системы, автолюбителю лучше обратиться за помощью к специалистам. Они помогут не только подобрать подходящий элемент, создающий нужный эффект, но и предотвратят поломку мотора из-за неправильной работы системы.

Вопросы и ответы:

Чем отличается выхлопная труба от глушителя? Глушитель в выхлопной системе это полая емкость с несколькими перегородками внутри. Выхлопная труба это металлический патрубок, выходящий из основного глушителя.

Как правильно называется выхлопная труба? Это правильное название данной части выхлопной системы транспортного средства. Некорректно называть ее глушителем, потому что труба просто отводит выхлопные газы от глушителя в сторону.

Как работает система выхлопа? Отработавшие газы покидают цилиндры через выпускные клапаны. Дальше они попадают в выпускной коллектор – в резонатор (в современных авто перед ним еще стоит катализатор) – в основной глушитель и в выхлопную трубу.

Что у автомобиля Выхлопное? Это система, которая обеспечивает очистку, охлаждение, снижение пульсации и шума отработавших газов, покидающих двигатель. В разных моделях авто эта система может отличаться.