Система выпуска отработавших газов реферат
Обновлено: 05.07.2024
При газотурбонаддуве с подводом к турбонагнетателю отработавшего газа с постоянным давлением используется термическая энергия, которая освобождается в результате спада давления и температуры до и после впуска в турбину. Импульсный наддув, напротив, использует кинетическую энергию отработавших газов, которая определяется скоростью выходящего из цилиндров двигателя отработавшего газа. В зависимости от типа наддува формируется и коллектор отработавших газов. Соответственно и корпус турбины также должен быть сконструирован по-другому.
Содержание работы
1) Виды энергии, содержащиеся в отработавшем газе, и их преобразование в турбине……………………………………………………………………..….3
а) Импульсный газотурбинный наддув…………………….………………..3
б) Газотурбонаддув с подводом к турбонагнетателю отработавшего газа с постоянным давлением………………………………………………………..6
2) Выпускной коллектор………………………………………………….…..8
3) Импульсный преобразователь………………………………………..……8
4) Система выпуска отработавших газов……………………………………10
5) Турбонагнетатель в подробностях………………………………..……….18
6) Наддув на заказ……………………………………………………..………22
7) Требования к современному нагнетателю………………….……………..22
8) Сшитый на заказ турбонагнетатель………………………….…………….23
9) Различные типы турбонагнетателей……………………………………………………………..26
а) Осевая турбина……………………………………………………………. 27
б) Радиальная турбина………………………………………………………. 27
в) Турбина смешанного типа………………………………………………. 28
Список литературы……………………………………………………………30
Содержимое работы - 1 файл
выхлоп сис.doc
Министерство науки и профессионального образования Республики Саха (Якутия)
Якутский государственный инженерно- технический институт
Проверил преподаватель: Пестерев В.И
Выполнил: Студент 4курса гр.АиАХ-07
1) Виды энергии, содержащиеся в отработавшем газе, и их преобразование в турбине…………………………………………………………… ………..….3
а) Импульсный газотурбинный наддув…………………….………………..3
б) Газотурбонаддув с подводом к турбонагнетателю отработавшего газа с постоянным давлением……………………………………………………… ..6
3) Импульсный преобразователь……………………………………… ..……8
4) Система выпуска отработавших газов……………………………… ……10
5) Турбонагнетатель в подробностях………………………………..…… ….18
7) Требования к современному нагнетателю………… ……….……………..22
8) Сшитый на заказ турбонагнетатель…………………… …….…………….23
9) Различные типы турбонагнетателей…………………… ………………………………………..26
в) Турбина смешанного типа………………………………………………. 28
1. Виды энергии, содержащиеся в отработавшем газе, и их преобразование в турбине.
При газотурбонаддуве различают два противоположных варианта использования содержащейся в отработавшем газе энергии для привода турбины: импульсный газотурбинный наддув или газотурбинный наддув с подводом отработавшего газа с постоянным давлением. Оба вида имеют свои характерные признаки.
При газотурбонаддуве с подводом к турбонагнетателю отработавшего газа с постоянным давлением используется термическая энергия, которая освобождается в результате спада давления и температуры до и после впуска в турбину. Импульсный наддув, напротив, использует кинетическую энергию отработавших газов, которая определяется скоростью выходящего из цилиндров двигателя отработавшего газа. В зависимости от типа наддува формируется и коллектор отработавших газов. Соответственно и корпус турбины также должен быть сконструирован по-другому.
а) Импульсный газотурбинный наддув.
При импульсном газотурбинном наддуве, как уже было сказано выше, используется кинетическая энергия выходящих из цилиндров газов. Для этого необходимы отдельные выпускные трубопроводы и рекомендуемые многоструйные впускные корпуса турбин.
Для подводки выпускных трубопроводов при этом соответственно объединяются расположенные в порядке зажигания далеко друг от друга цилиндры. Таким образом, четырехцилиндровому двигателю необходимо иметь два выпускных трубопровода, пятицилиндровому - три и шестицилиндровому соответственно два отдельно подведенных трубопровода. Длины и поперечные сечения этих трубопроводов, как и у оптимального двигателя без наддува, должны быть согласованы. Однако на основании специфических условий или конструктивных данных часто невозможно получить оптимальное исполнение импульсного газотурбонаддува. В результате этого при импульсном наддуве перед турбиной нагнетателя создаются переменные степени сжатия; за счет этого импульсный наддув улучшает коэффициент полезного действия турбины и характер срабатывания турбонагнетателя. Помимо этого давление наддува спадает не так уж сильно в соответствии с частотой вращения, как это происходит при чистом наддуве с подводом отработавшего газа постоянного давления.
Импульсный газотурбонаддув является стандартом для грузовых автомобилей, в которых специально для этого применяется двухструйный впускной корпус турбины (так называемая двойная лопаточная турбина). Здесь потоки отработавших газов от выпуска двигателя до впуска в турбину ведутся по отдельности, при этом всегда в один поток вбрасывают отработавший газ те цилиндры, которые по интервалу между вспышками и впуском согласованы друг с другом, так что при смене заряда никаких взаимных помех не происходит. Таким образом, импульсы газа беспрепятственно достигают колеса турбины, без того, чтобы один цилиндр столб газа выпускающего соседнего цилиндра в свою очередь впускал в камеру сгорания.
Ну, а в дизельных двигателях это затруднительно сугубо по причине размеров корпуса турбины: средний язычок, который у двухструйных корпусов турбины отделяет впускные каналы друг от друга, получается здесь слишком тонким, чтобы противостоять нагрузкам импульсных волн. У бензиновых двигателей к тому же еще добавляется аспект допустимых термических нагрузок корпуса турбины и среднего язычка. В качестве наглядного примера из истории газотурбонаддува рекомендуется в этой связи взглянуть на первый дорожный турбоавтомобиль Германии, BMW 2002. Этот двигатель использует импульсный наддув с двухструйным корпусом турбины. Но нагнетатель здесь оказался не очень надежным, и это стало причиной того, что этот BMW через год тихо убрался с авторынка. Однако чистокровный импульсный турбонаддув с двухструйным корпусом турбины для сектора легковых автомобилей окончательно не умер: в конце прошедшего столетия Volvo вновь бросил вызов и использовал его на своем S/V 40.
Такая конструкция сберегает как тепловую, так и кинетическую энергию отработавших газов. А отсюда соответственно растет и коэффициент полезного действия турбины.
Импульсный газотурбонаддув можно найти и в другом месте, а именно, в двигателе Ванкеля. Испускаемый отработавший газ в непарных фазах подается на турбину. Первая фаза - это нагрузка турбины за счет импульса газа, вторая фаза оказывает влияние на колесо турбины путем расширения и вызывает тем самым дополнительное ускорение. Импульсный эффект выходящего газа объясняется внезапным открытием выпускного тракта. В противоположность роторно-поршневому двигателю здесь газ выходит не через клапаны, а через щели. Поэтому пример с двигателем Ванкеля очень примечателен, так как спортивные автомобили RX-7 от Mazda с двигателем Ванкеля, имеющие данный вариант наддува, предлагались на авторынке.
б) Газотурбонаддув с подводом к турбонагнетателю отработавшего газа с постоянным давлением.
Если исходить из того факта, что в двигателях легковых автомобилей одноструйный впускной корпус турбины и одноэлементный магистральный трубопровод стали уже стандартом, то уже, поэтому для легковых автомобилей следовало бы остановиться на другой форме использования потока отработавших газов: на турбонаддуве с подводом к турбонагнетателю отработавшего газа с постоянным давлением. Но это верно лишь отчасти. При подобного рода турбонаддуве кинетическая энергия потока отработавших газов теоретически не учитывается. Отработавший газ от всех цилиндров сводится в один крупногабаритный коллектор и затем подводится к турбине. Давление газа при этом перед турбиной - соответственно, относящееся к определенной точке нагрузки -постоянно. С таким наддувом эксплуатируются стационарные двигатели, у которых нет зависимости ускорения от резервов крутящего момента. Его можно встретить у многих производителей судовых двигателей (например, MAN B&W); чтобы улучшить характер нестационарности (вход в порт, маневрирование), при смене нагрузки часть сжатого воздуха используется для продувки. Газотурбонаддув с подводом к турбонагнетателю отработавшего газа с постоянным давлением можно реализовать с меньшими затратами (меньше дорогостоящих выпускных трубопроводов). Чтобы гарантировать на высоких частотах вращения необходимую высокую производительность турбины, нужно усмирять в моторах с таким наддувом пульсации отработавших газов в указанных выше магистральных коллекторах. Их щедрый на размеры объем вызывает небольшое противодавление отработавших газов, которое не используется для раннего формирования давления наддува на низких оборотах.
И все-таки нужно прямо спросить с автомобильного мотора: кто может предоставить много крутящего момента при низких оборотах. Естественно, только тот, кто использует потенциал содержащейся в отработавшем газе кинетической энергии. Поэтому и используются трубопроводы с узким поперечным сечением, благодаря которым повышается скорость выходящего отработавшего газа.
2. Выпускной коллектор
Как видно на примерах использования этих двух вариантов газотурбонаддува, работа турбины, прежде всего, зависит от геометрии и конструкции выпускного коллектора. Если необходимо получить хороший коэффициент полезного действия турбины, то следует по-настоящему отрегулировать отдельные выпускные потоки цилиндров. И это необходимо еще и потому, что у двигателей легковых автомобилей поровну практикуется как импульсный наддув, так и газотурбонаддув с подводом отработавшего газа с постоянным давлением.
3. Импульсный преобразователь
Английское выражение достаточно точно отражает смысл этого компонента, речь идет здесь о регулировании или конвертировании потока отработавших газов. Импульсный преобразователь помогает там, где из-за неблагоприятных интервалов между вспышками нельзя больше использовать импульсный наддув с двухструнными впускными корпусами турбин. Но чтобы и при таких условиях можно было использовать кинетическую энергию отработавших газов для привода турбины, объединяемые отдельные потоки отработавшего газа так подводятся к импульсному преобразователю, чтобы не создавалось ни запирающих, ни обратных потоков. Происходит, напротив, тип динамического обмена между отдельными потоками, которые соответственно получают ускорения в направлении впуска в турбину. При конструировании такого преобразователя помимо необходимого поперечного сечения трубопроводов учитывают также и геометрию разделительного элемента в разветвлении отдельных потоков. Этот разделительный элемент оказывает существенное влияние на скорость и направление потока отработавших газов. Импульсный конвертер пригоден для всех распространенных типов двигателей легковых автомобилей: четырех-, пяти-, и восьмицилиндровых агрегатов.
Система выпуска предназначена для отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, а также для уменьшения шума при выбросе их в атмосферу.
Путь отработавших газов понятен из схемы. Трубы - они и есть трубы, а в дополнительном и основном глушителях, как раз и происходит "обработка" выхлопных газов перед выпуском их в атмосферу. Внутри глушителей имеются многочисленные отверстия и расположенные в шахматном порядке камеры. При прохождении газов по такому лабиринту, они теряют свою скорость и как следствие этого - уменьшается их шумность. Ну а дальше, "успокоенные" газы выходят и растворяются в воздухе, которым мы с вами, кстати, дышим.
Вложенные файлы: 1 файл
ref_7_sistema_vypuska.docx
Система выпуска отработавших газов
Выполнил: Степанов Я.П
Ст.4 курса гр. АиАХ-09-1
Проверил: Пестерев В.И
Система выпуска отработавших газов
Система выпуска предназначена для отвода отработавших газов от цилиндров двигателя, а также для уменьшения шума при выбросе их в атмосферу.
Путь отработавших газов поняте н из схемы. Трубы - они и есть трубы, а в дополнительном и основном глушителях, как раз и происходит "обработка" выхлопных газов перед выпуском их в атмосферу. Внутри глушителей имеются многочисленные отверстия и расположенные в шахматном порядке камеры. При прохождении газов по такому лабиринту, они теряют свою скорость и как следствие этого - уменьшается их шумность. Ну а дальше, "успокоенные" газы выходят и растворяются в воздухе, которым мы с вами, кстати, дышим.
В системе выпуска многих современных автомобилей примен яется катализатор нейтрализации отработавших газ ов. Он предназначен для уменьшения концентрации вредных веществ, которые содержатся в продуктах сгорания.
Основными вредными компонентами отработавших газо в, выбрасываемых в атмосферу, являются - окись углерода, углеводороды и окислы азота (CO, CH, NOx). А на самом деле, при работе двигателя в трубу "вылетает" почти вся таблица Менделеева.
Основные неисправности системы выпуска отработавших г азов.
Повышенный уровень шума выхлопных газов может получиться из-за повреждения основного или дополнительного глушителя, потери плотности соединений, повреждения прокладок.
Для устранения этой неисправности поврежденные элементы системы выпускаотработавших га зов следует заменить на новые. При наличии сварочного оборудования,можно попробовать заварить те дырки в трубах и глушителях, которые еще можно заварить.
Эксплуатация системы выпуска отработавших г азов.
Основной и дополнительный глушители, а также соединительные трубы не должны прикасаться к металлическим частям кузова, амортизаторам и тросу стояночного тормоза. Например `ручник`, частенько выходит из строя только из-за того, что горячая труба прожгла или оплавила оболочку тросика. Поэтому основной глушитель должен надежно `висеть` на резиновых амортизаторах, поддерживая при этом в подвешенном состоянии и дополнительный глушитель с трубами.
Однако для контроля состояния системы выпуска и ее ремонта необходима смотровая яма, эстакада или решимость лечь на спину и заползти под автомобиль.
При неаккуратном вождении машины или после проезда участка очень плохой дороги, часто происходит повреждение элементов выхлопной системы. Ну а дальше появляется соответствующий грохот "реактивного самолета", знакомый и неприятный даже грудным детям.
В системе выпуска отработавших г азов давление и температуры очень интенсивно "скачут". Поэтому лучший ремонт при повреждении элементов системы - это их замена.
Попытки "залепить" дыры в глушителе клеящей лентой или пастой, как правило, не дают ожидаемого эффекта. А через пару недель или чуть больше, опять образуются дыры, но теперь уже в бюджете хозяина машины, так как все-таки приходится менять "залатанную" трубу или глушитель.
Система выпуска отработавших газов: а - без нейтрализатора; б - с нейтрализатором; в - схема прохождения отработавших газов; 1 - кронштейн крепления приемной трубы; 2 - прокладка; 3 - приемная труба; 4 - подушка подвески глушителя; 5 - дополнительный глушитель; 6 - хомут соединения труб глушителей; 7- основной глушитель; 8 - задняя подушка подвески глушителя; 9 - датчик кислорода (лямбда-зонд); 10 - трехкомпонентный нейтрализатор; 11 - корпус дополнительного глушителя; 12 - впускная перфорированная труба; 13 - глухие перегородки; 14 - выпускная перфорированная труба; 15 - корпус основного глушителя; 16 - левая перфорированная труба; 17 - передняя глухая перегородка; 18 - средняя глухая перегородка; 19 - задняя глухая перегородка; 20 - задняя перфорированная труба; 21 - правая
На большинстве автомобилей, оснащенных системой впрыска, приемная труба - с датчиком кислорода (лямбда-зондом). В системе выпуска этих автомобилей дополнительно устанавливается трехкомпонентный нейтрализатор. Глушители и нейтрализатор - неразборные узлы и при выходе из строя должны заменяться новыми. Выпускной коллектор отлит из чугуна. Между ним и головкой цилиндров установлена металлоармированная термостойкая прокладка. К выпускному коллектору на четырех шпильках (для двигателя 2112 - на шести) крепится приемная труба. Соединение уплотнено термостойкой прокладкой. Приемная труба изготовлена из нержавеющей стали. Она крепится к силовому агрегату с помощью кронштейна с прижимом, охватывающим обе отводные трубы. С фланцем трубы дополнительного глушителя или нейтрализатора (для моделей, где он предусмотрен) приемная труба соединена шарнирно. Между фланцами находится металлографитовое кольцо со сферической наружной поверхностью. Внутренняя поверхность фланцев - также сферическая, а стянуты они подпружиненными болтами, что позволяет трубе глушителя перемещаться (без потери герметичности) относительно приемной трубы при колебаниях силового агрегата относительно кузова. Для уменьшения шума и лучшей теплоизоляции кузова дополнительный глушитель имеет защитный кожух. Для автомобилей с нейтрализатором дополнительный глушитель выпускается с укороченной передней трубой.
Нейтрализатор предназначен для уменьшения выбросов в атмосферу оксида углерода, оксидов этого служат два керамических блока со множеством пор, покрытых так называемыми катализаторами дожига: родием, палладием, платиной. Проходя через поры нейтрализатора, оксид углерода превращается в малотоксичный углекислый газ, а оксиды азота восстанавливаются до безвредного азота. Степень очистки газов в исправном нейтрализаторе достигает 90-95%. Для нормальной работы нейтрализатора состав отработавших газов (в частности, содержание в них кислорода) должен находиться в строго заданных пределах. Эту функцию выполняет контроллер, определяя количество подаваемого топлива в зависимости от показаний датчика кислорода (см. раздел "Система управления двигателем"). Нейтрализатор и датчик кислорода весьма чувствительны к соединениям свинца - и тот, и другой быстро "отравляются" и перестают работать, что, соответственно, ведет к увеличению выбросов токсичных веществ. Поэтому, если ваш автомобиль оснащен нейтрализатором, категорически запрещается его эксплуатация, даже кратковременная, на этилированном бензине. Также причиной выхода из строя нейтрализатора может стать неисправная система зажигания. При пропусках искрообразовайия несгоревшее топливо, попадая в нейтрализатор, догорает и спекает керамику, что может привести к полной закупорке выпускной системы и остановке (или сильной потере мощности) двигателя.
Основной глушитель располагается после дополнительного и соединяется с ним при помощи уплотнительного кольца с хомутами (как на "Самаре"). Глушители подвешены к кронштейнам кузова на четырех резиновых подушках
В соответствии с требованиями законодательства система выпуска отработавших газов снижает содержание загрязняющих веществ в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания. Система выпуска отработавших газов также служит для снижения уровня шума и выпуска отработавших газов в удобном месте автомобиля. При этом потери мощности двигателя должны быть сведены к минимуму. Вот о том, из каких компонентов состоит система выпуска отработавших газов автомобиля, мы и поговорим в этой статье.
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.
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.
Очистка отработавших газов автомобиля
Компоненты, предназначенные для очистки отработавших газов, включают каталитический нейтрализатор, необходимый для разложения газообразных загрязняющих веществ, входящих в состав отработавших газов, и фильтр (или сажевый фильтр), предназначенный для фильтрации мелких твердых частиц (в особенности для дизельных двигателей).
Каталитические нейтрализаторы устанавливаются в системе выпуска отработавших газов как можно ближе к двигателю, чтобы они могли как можно быстрее достичь своей рабочей температуры и, следовательно, эффективно работать в условиях городского движения. Решающим фактором здесь является температура каталитического нейтрализатора, которая для трехкомпонентных нейтрализаторов составляет приблизительно 250 °С. Сажевые фильтры также устанавливаются в передней части систем выпуска отработавших газов, чтобы обеспечить более эффективное сжигание задержанных ими частиц сажи при более высоких температурах отработавших газов. Покрытия некоторых каталитических нейтрализаторов, например, нейтрализаторов аккумуляторного типа, предназначенных для нейтрализации оксидов азота (NOx ) крайне чувствительны к температуре и поэтому устанавливаются в области днища автомобиля.
Для двигателей с искровым зажиганием в основном применяются трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы. Дополнительные каталитические нейтрализаторы для нейтрализации NOx устанавливаются только на двигателях с искровым зажиганием с системой прямого впрыска топлива, работающих на бедной смеси. Для дизельных двигателей требуются окислительный каталитический нейтрализатор и сажевый фильтр. Для снижения содержания NOx в отработавших газах требуется дополнительный аккумуляторный каталитический нейтрализатор типа SCR.
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.
Выпускной коллектор
Каталитический нейтрализатор отработавших газов в системе выпуска
Монолит может представлять собой металлический или керамический материал.
Металлический монолитный блок
Металлический монолитный блок изготавливается из гофрированной металлической фольги толщиной 0,05 мм, намотка и пайка которой твердым припоем осуществляется при высокой температуре. Благодаря очень тонким стенкам между каналами, металлический монолитный блок оказывает отработавшим газам чрезвычайно низкое сопротивление. Это свойство часто используется на автомобилях с двигателями большой мощности. Металлический монолитный блок может быть приварен непосредственно к воронкам.
Керамический монолитный блок
Керамический монолитный блок изготовлен на основе кордиерита. В зависимости от плотности ячеек, толщина стенок между каналами составляет от 0,05 мм (при плотности 190 ячеек/кв. см) до 0,16 мм (при плотности 60 ячеек/кв. см).
Керамические монолитные блоки обладают чрезвычайно высокой стойкостью к высоким температурам и тепловым ударам. Однако они не могут устанавливаться непосредственно в металлическом корпусе и требуют специальных креплений. Эти крепления необходимы для компенсации различных коэффициентов температурного расширения стали и керамики, и защиты чувствительного монолитного блока от ударов. В процессе производства требуются чрезвычайная осторожность и внимание, в особенности в отношении тонкостенных монолитных блоков ( f = c/2π √ (A/L·V)
с — скорость звука
Резонаторы λ/4
Резонатор λ/4 включает закрытую с одной стороны трубу, ответвляющуюся от системы выпуска отработавших газов. Резонансная частота f такого резонатора зависит от длины отвода L и определяется как:
f = c/4L
Эти резонаторы также обеспечивают высокую степень ослабления звука в узкой полосе частот вокруг их резонансной частоты.
Заслонки отработавших газов
Заслонки могут быть саморегулирующимися в зависимости от давления и скорости отработавших газов или иметь внешнее управление. В последнем случае необходимо обеспечить интерфейс с системой управления двигателем. Это делает систему более сложной, но в то же время расширяет область ее применения.
Системы выпуска отработавших газов коммерческих автомобилей
В системах выпуска отработавших газов коммерческих автомобилей большинство описанных выше компонентов встроено в корпус, который крепится к раме автомобиля. Количество каталитических нейтрализаторов и сажевых фильтров зависит от того, в соответствии с какими нормами законодательства разработана система выпуска отработавших газов.
Система выпуска отработавших газов, отвечающая требованиям Евро-4 и Евро-5
Система выпуска отработавших газов, отвечающая требованиям норм Евро-6 и ЕРА10
В корпусах также необходимо разместить различные датчики. В дополнение к датчикам давления для контроля нагрузки на фильтр, для контроля процесса преобразования NOx требуются датчики температуры и концентрации NOx. Для обеспечения надлежащего качества сигналов при любых условиях работы расположение датчиков в системе выпуска отработавших газов должно быть оптимизировано в зависимости от конструкции системы.
При работе двигателя автомобиля образуются продукты сгорания, которые отличаются высокой температурой и токсичностью. Для их охлаждения и отвода из цилиндров, а также для снижения уровня загрязнения окружающей среды в конструкции предусмотрена система выпуска отработавших газов. Другая функция данной системы – уменьшение шума, возникающего при работе двигателя. Выпускная (выхлопная) система состоит из последовательной цепи элементов, каждый из которых выполняет определенную функцию.
Конструкция системы выпуска
Основной задачей системы выпуска является эффективный отвод отработавших газов из цилиндров двигателя, снижение их токсичности и уровня шума. Зная, из чего состоит выхлопная система в автомобиле, вы сможете лучше понимать принципы ее работы и причины возможных неполадок. Устройство стандартной выхлопной системы зависит от вида используемого топлива, а также от применяемых экологических стандартов. Выхлопная система может состоять из следующих элементов:
- Выпускной коллектор – выполняет функцию отвода газов и охлаждения (продувки) цилиндров двигателя. Он выполняется из термостойких материалов, поскольку температура выхлопных газов в среднем варьируется от 700°С до 1000°С.
- Приемная труба – представляет собой трубу сложной формы с фланцами для крепления к коллектору или турбонагнетателю. (устанавливается в бензиновых двигателях экологического стандарта Евро-2 и выше) – устраняет из отработавших газов наиболее вредные компоненты CH, NOx, СО, преобразуя их в водяной пар, углекислый газ и азот.
- Пламегаситель – устанавливается в системах выпуска отработавших газов автомобилей вместо катализатора или сажевого фильтра (в качестве бюджетной замены). Он предназначен для снижения энергии и температуры потока газов, выходящих из выпускного коллектора. В отличие от катализатора, не снижает количество токсичных компонентов в отработавших газах, а лишь снижает нагрузку на глушители. – служит для контроля уровня кислорода в составе отработавших газов. В системе может быть один или два кислородных датчика. На современных двигателях (рядных) с катализатором устанавливается 2 датчика. (обязательная часть системы выхлопа дизельного двигателя) – удаляет сажу из выхлопных газов. Может совмещать в себе функции катализатора.
- Резонатор (предварительный глушитель) и основной глушитель – снижают уровень шума выхлопных газов.
- Трубопроводы – соединяют отдельные элементы выхлопной автомобильной системы в единую систему.
Принцип работы системы выхлопа
В классическом варианте для бензиновых двигателей выхлопная система автомобиля работает следующим образом:
- Выпускные клапана двигателя открываются, и отработавшие газы с остатками не сгоревшего топлива выбрасываются из цилиндров.
- Газы из каждого цилиндра попадают в выпускной коллектор, где объединяются в один поток.
- По приемной трубе отработавшие газы из выпускного коллектора проходят через первый лямбда-зонд (кислородный датчик), который фиксирует количество кислорода в составе выхлопа. На основе этих данных электронный блок управления корректирует топливоподачу и состав топливовоздушной смеси.
- Далее газы попадают в катализатор, где вступают в химическую реакцию с металлами-окислителями (платиной, палладием) и металлом-восстановителем (родий). Рабочая температура газов при этом не должна быть ниже 300°С.
- На выходе из катализатора газы проходят второй лямбда-зонд, с помощью которого происходит оценка исправности работы каталитического нейтрализатора.
- Далее очищенные отработавшие газы попадают в резонатор, а затем в глушитель, где потоки выхлопа преобразуются (сужаются, расширяются, перенаправляются, поглощаются), что снижает уровень шума.
- Из основного глушителя отработавшие газы уже попадают в атмосферу.
Система выхлопа дизельного двигателя имеет некоторые особенности:
- Выходя из цилиндров, отработавшие газы попадают в выпускной коллектор. Температура выхлопных газов дизельного двигателя варьируется в диапазоне 500-700 °С.
- Далее они попадают в турбокомпрессор, осуществляющий наддув.
- После этого выхлоп проходит через кислородный датчик и попадает в сажевый фильтр, в котором удаляются вредные компоненты.
- В завершении выхлоп проходит через автомобильный глушитель и выходит в атмосферу.
Эволюция системы выхлопа неразрывно связана с ужесточением экологических стандартов эксплуатации автомобиля. Так например, начиная с категории Евро-3, установка катализатора и сажевого фильтра для бензиновых и дизельных моторов обязательна, а их замена на пламегаситель считается нарушением закона.
Читайте также: