Выхлопная система автомобиля позволяет избавиться от выхлопных газов

Устройство конструкции и назначение её составных частей

Детали, составляющие данную конструкцию, имеют различную функциональную нагрузку и собственные обозначения, отражающие этапность их работы. Сама схема выхлопной системы и наименования её частей, выглядят следующим образом:

Коллектор выпускной, представляет собой навесной тип оборудования силового агрегата, и предназначен для поступления в него отработавших частиц и газов топливной смеси с камер сгорания каждого из цилиндров, и изготавливается в основном из керамики, сплавов чугуна или нержавеющей стали, обладающих повышенной термоустойчивостью.

Конструкция выхлопной системы

Приёмная труба, именуемая автолюбителями как «штаны», из-за схожего внешнего вида, предназначена для объединения нескольких потоков выхлопных газов в один, и для дальнейшего их продвижения к каталитическому нейтрализатору (катализатору). Труба зачастую оснащается так называемой гофрой, с помощью которой происходит гашение вибрации, передаваемой на всю конструкцию выхлопной системы работающим мотором.

Катализатор, представляет собой керамические соты, поверхность которых покрыта слоем сплава из платины и иридия, что позволяет вступить в химическую реакцию с ними выхлопным газам, в результате чего происходит их разделение на кислород и оксид азота. Выделенный кислород в катализаторе помогает более эффективно сгорать остаткам топливной смеси, в результате чего к глушителю подаётся исключительно азотно-диаксидноуглеродная смесь. Работу каталитического нейтрализатора контролирует специальный датчик лямбда зонд, передавая сигнал на блок управления силового агрегата автомобиля. Аналогичный датчик, устанавливается и на выпускной коллектор, для анализа показателей токсичности поступающих в катализатор отработанных газов.

Все составные части выхлопной системы соединены друг с другом через фланцы с помощью крепёжных болтов и термостойких уплотнителей, отвечающих за герметичность данной конструкции, без которой невозможна полноценная работа двигателя современного автомобиля.

Схема выхлопной системы

Назначение выхлопной системы

У выхлопной системы современного автомобиля уже довольно много функций, и их стоит перечислить:

• ступенчатое гашение звуковой волны от работы двигателя до нормального уровня;
• понижение температуры отработанных газов перед выводом их за пределы авто;
• защита водителя и пассажиров от выхлопных газов;
• оптимизация расхода топлива;
• снижение токсичности выбросов в окружающую среду.

Какой узел системы выхлопа отвечает за какую функцию, можно узнать  немного ниже.

Что нужно учесть при расчете диаметра

Неопытные поклонники тюнинга часто применяют трубу с большими диаметрами, что ухудшает мощность. Однако при расчете значение имеет не только величина вывода, но и иные факторы: особенности потока, скорость движения газов. Конструкции с большим диаметром делают поток медленнее, изделия с небольшими размерами – наоборот, быстрее. Важен баланс между скоростью движения газов и впуском объема двигателя. Следует избегать создания обратного давления, когда газы, для которых не обеспечен быстрый вывод, задерживаются в системе.

Идеальная система: несколько труб различных размеров для каждого диапазона оборотов. Однако это решение не является доступным для многих людей, поэтому устанавливается система, подходящая под все обороты, в том числе и под высокие.

В некоторых автомобилях установлена система двойного диаметра, что повышает мощность, но уменьшает крутящие параметры. Выхлопные трубы рекомендуется полировать для того, чтобы вывод газов был быстрее за счет уменьшения трения.

Самостоятельный тюнинг выхлопной системы

Процесс самостоятельного усовершенствования выхлопной системы может производиться в гараже, если автолюбитель на достаточно хорошем уровне владеет необходимым оборудованием: болгаркой, сварочными аппаратами и устройством для сгибания труб. При самостоятельном выполнении данного вида улучшения автомобиля необходимо выполнить смену всей конвейерной и стандартизированной выхлопной системы транспортного средства на прямоточную.

Кроме умения работать с оборудованием, важное условие при самостоятельном выполнении тюнинга выхлопной системы – стопроцентное знание этой системы вашего авто: тип, материал и диаметр глушителя, соотношение технических характеристик. Чтобы усовершенствовать механизм работы выхлопа, избежав неприятных последствий, важно учитывать каждую мелкую деталь. Легче будет совершить собственноручный тюнинг, используя прямоточную оригинальную выхлопную систему, полностью соответствующую структуре и характеристикам автомобиля

Для этого понадобятся инструменты и подъёмник

Легче будет совершить собственноручный тюнинг, используя прямоточную оригинальную выхлопную систему, полностью соответствующую структуре и характеристикам автомобиля. Для этого понадобятся инструменты и подъёмник.

Какие виды тюнинга можно сделать своими руками?

1. Видеотюнинг. Поскольку он производится лишь для улучшения внешнего вида автомобиля, организовать его самостоятельно не составит труда. Достаточно будет сменить старую насадку на глушитель на новую, которая вас больше устраивает в визуальном плане. Насадки вы можете приобрести в магазине автозапчастей или заказать по интернету.
2. Аудиотюнинг. Тоже возможен для самостоятельного выполнения, но требует некоторых инструментов и следования инструкции (представлена ниже).
3. Технический тюнинг рекомендуется выполнять только при особой необходимости и только в специализированных учреждениях – автомобильных салонах, чтобы быть уверенным в безопасности процесса и удовлетворительном конечном результате в виде повышения мощности автомобиля.

Это интересно: Как снять передний бампер Chevrolet Cruze: крепление, пыльник, усилитель

То же самое касается и эффекта «языка дракона» — данный вид тюнинга выполняется при полноценном вмешательстве во внутреннюю структуру выхлопной системы автомобиля и правильное его выполнение напрямую влияет на безопасность.

Необходимые инструменты и оборудование

Для самостоятельного улучшения выхлопной системы своего автомобиля вам понадобятся следующие приборы:

купленный или сваренный новый коллектор (рекомендуется обратить внимание на модель 4.2.1 с тривиальным названием «паук»);
старая или новая последняя доля глушителя;
может понадобиться подъёмник;
дрель;
болгарка;
газовый резак;
может понадобиться аппарат для сварки.

Пошаговая инструкция по тюнингу своими руками

Чтобы правильно организовать тюнинг выхлопной системы собственноручно, следуйте следующим указаниям:

• приготовьте все нужные в процессе приборы и инструменты;
• выкрутите или высверлите гайки, чтобы произвести снятие прежнего коллектора;
• установите новый системный коллектор на место прежнего, в обязательном порядке хорошо после этого закрутив гайки – в процессе работы автомобиля они испытывают предельные температуры и максимальные нагрузки. Рекомендуется их солидолом или обработанным маслом, чтобы устанавливать было удобнее;
• точно следя за местом установки, поставьте банку от другого авто на прежний глушитель. Если есть проблема различия диаметров, можно решить её с помощью аппарата для сварки;
• попробуйте завести устройство и прислушайтесь к звуку выхлопа при различных оборотах.

Вот таким способом стоит осуществлять тюнинг выхлопной системы. Преимущество такого усовершенствования – возможность автолюбителю самому настроить звук, который он бы хотел слышать при выхлопе.

Конструкции коллекторов

Газовый поток в зоне входных и выпускных коллекторов — очень сложный для изучения объект. Главная причина этой сложности — изменения характеристик потока, обусловленные не только изменениями в скорости двигателя, но также действием цилиндров как насосов. Это насосное действие цилиндров вызывает колебания давления в коллекторах. Если коллекторы и системы впуска и выпуска разработаны так, чтобы в соответствующий момент времени отразить назад волну давления, можно улучшить объемную эффективность работ коллекторов. Многие транспортные средства теперь оснащены трактами впуска регулируемой длины. Длинные тракты используются при низких скоростях вращения, а укороченные — при высоких.

Газогенератор: устройство и принцип работы

Газогенератором называется устройство, преобразующее жидкое либо твердое горючее в газообразное состояние для дальнейшего сжигания его с целью получения тепла.

Варианты топлива для генерирующей установки

Работающие на мазуте или отработке агрегаты имеют более сложную конструкцию, нежели модели, использующие различные виды угля или дрова.

Поэтому чаще всего встречаются именно твердотопливные генераторы газа – благо, топлива для них доступно и дешево.

В качестве твердого топлива в газовом генераторе используют:

• древесный, бурый и каменный уголь;
• топливные пеллеты из древесных отходов;
• солому, опилки и дрова;
• торфяные брикеты, кокс;
• лузгу семечек.

Особо бережливые хозяева собственноручно заготавливают брикеты из опилок.

Генерация газа возможна из всех этих видов горючего. Выделение энергии зависит от теплотворности разных типов топлива.

Причем тепла от сжигания сырья в газогенераторе получается больше, нежели от использования твердого топлива в котлах. Если КПД обычного дровяного котла варьируется в пределах 60–70%, то у газогенераторного комплекса показатель достигает 95%.

Но здесь надо учесть один нюанс. Котел сжигает топливо для нагрева воды, а генератор газа только производит горючее. Без нагревателя, печки или ДВС толку от самодельного газогенератора будет ноль.

Получаемый газ сразу должен использоваться – накапливать его в какой-либо емкости экономически невыгодно. Для этого придется монтировать дополнительное оборудование, зависящее от электропитания.

Что происходит внутри газогенератора

В основе работы генератора газа лежит пиролиз твердого топлива, происходящий при высоких температурах и низком содержании кислорода в топке. Внутри газогенерирующего устройства одновременно протекает несколько химических реакций.

Технологически процесс генерации горючего газа делится на три последовательно совершающихся этапа:

1. Термическое разложение топлива. Процесс протекает в условиях дефицита кислорода, которого в реактор подается всего треть от необходимого для обычного горения.
2. Очистка полученного газа. В циклоне (сухом вихревом фильтре) осуществляется фильтрация газового облака от летучих частиц золы.
3. Охлаждение. Полученная газовая смесь охлаждается и подвергается дополнительной очистки от примесей.

Фактически, в блоке как такового газогенератора происходит именно первый процесс – пиролиз. Все остальное – это подготовка газовой смеси для дальнейшего сжигания.

На выходе из газогенерирующей установки получается горючая смесь из оксида углерода, водорода, метана и иных углеводородов.

Также, в зависимости от используемого при пиролизе топлива, к ним прибавляются в различных количествах вода в виде пара, кислород, углекислый газ и азот. По описанному принципу функционируют и пиролизные котлы отопления, демонстрирующие высокий КПД.

Особенности работы различных преобразователей

Газогенераторы по устройству и технологии внутренних процессов бывают:

Различаются они точками подачи воздуха и выхода сгенерированного газа.

Прямой процесс протекает при нагнетании воздушной массы снизу и выходом горючей смеси вверху конструкции.

Обращенный вариант подразумевает подачу кислорода напрямую в зону окисления. При этом она в газогенерирующем устройстве является самой горячей.

Самостоятельно сделать в нее впрыск достаточно сложно, поэтому такой принцип работы применяется только в промышленных установках.

В горизонтальном газогенераторе выходной патрубок с газом расположен сразу над колосником в зоне совмещения реакций окисления и восстановления. Эта конструкция самая простая в самостоятельном исполнении.

Торможение двигателем

Еще с водительских курсов каждый автомобилист должен помнить о такой вещи, как торможение двигателем. Его применяют в опасных или экстренных ситуациях, когда использование штатных тормозов невозможно или недопустимо .

Принцип работы торможением двигателем (коробкой) на АКПП не сильно отличается от механической трансмиссии. Нужно просто поочередно понижать передачи от текущей до «L». Ориентироваться можно по тахометру и звуку работы двигателя. На типтронике работает такая же система. Сначала «гасите» мотор до самой низкой скорости, а потом переводите селектор переключения передач в положение «L».

Отработанные газы

Основное внимание при диагностике ДВИГАТЕЛЯ необходимо уделить процессам смесеобразования, горения и обработки выпускных газов. Сгорание топлива в двигателе внутреннего сгорания сопровождается образованием большого количества продуктов неполного сгорания и термического разложения углеводородов топлива, оксидов азота, соединений серы и свинца

На приведённых диаграммах представлен состав отработанных газов без применения систем нейтрализации.

Азот не вступает в реакции и не участвует в горении топлива. Кроме основных составляющих, приведённых на диаграммах, в ОГ присутствуют доли процента оксида углерода и азота, углеводороды и др.

Уровень эмиссии СО и СН у дизельных двигателей значительно ниже, чем у бензиновых.

Оксид углерода (СО) образуется в бензиновых двигателях и зависит от состава смеси: чем она «богаче», тем выше концентрация СО. В дизельных двигателях СО образуется при горении смеси с недостатком кислорода. СО — бесцветный, не имеющий запаха газ. При попадании в лёгкие соединяется с гемоглобином крови, что уменьшает сё способность снабжать организм кислородом. Отравление оксидом углерода проявляется в затруднённом дыхании, тошноте, учащённом сердцебиении и головной боли.

Углеводороды (СН или НС or hidrocarbon) образуются из-за гашения пламени вблизи относительно холодных стенок камеры сгорания и состоят из исходных или распавшихся молекул топлива. В дизельных двигателях углеводороды образуются or распада молекул топлива под действием высоких температур при отсутствии химических реагентов, т.е. отсутствие достаточного количества кислорода. Углеводороды могут образовываться вследствии пропусков воспламенения, негерметичности выпускного клапана или системы вентиляции картера.

При длительном воздействии на организм человека могут вызвать раковые заболевания.

Оксиды азота (NOx) образуются в цилиндрах двигателя при температуре выше 1500 гр. Азот и кислород воздуха вступают в реакцию и образуют оксид азота NО. В малых концентрациях не имеет запаха. NO, оказывает влияние на нервную систему, воздействует на слизистые оболочки глаз и носа.

Сажа и частицы (С) представляют собой твёрдый продукт, в основном состоящий из углерода. Кроме углерода в саже содержится небольшое количество водорода. Образование сажи происходит при температуре выше 1500 гр. в результате разложения топлива при недостатке кислорода.

Содержание сажи в отработанных газах бензиновых двигателей незначительно. В дизельных двигателях наличие сажи зависит от степени неоднородности топливовоздушной смеси и характеризустся чёрным дымом на выпуске. Сажа имеет размеры 0,4 — 5 мкм и является механическим загрязнителем носоглотки и лёгких. Кроме этого сажа накапливает на своей поверхности канцерогенные вещества и является их переносчиком.

Свинец и сера. Свинец в виде свинцовых солей выбрасывается в атмосферу с отработанными газами. Попадая в организм с атмосферным воздухом и через кожу, накапливаются и негативно действуют на нервную систему. Сера содержится в дизтопливе в большем количестве, чем в бензине и выбрасывается в атмосферу в форме диоксида серы (SО2), который очень вреден для растений и человека. Предельное содержание серы для бензиновых двигателей 0,015%, а для дизельных — 0,035%. В некоторых странах уже используется бензин и дизельное топливо с содержанием серы 0,001%.

Выше перечислены основные загрязнители окружающей среды, получаемые от работы автомобильных двигателей

С каждым годом автомобилей становится больше и проблема снижения норм выброса отравляющих веществ от работающих двигателей становится всё более важной

В Европе и, особенно, в Америке, где плотность автомобилей гораздо больше чем в России, давно обеспокоены и постоянно ужесточают нормы выброса отравляющих веществ в атмосферу.

Ниже приведена таблица норм выброса отравляющих веществ в отработанных газах автомобилей. Стандарты не зависят от рабочего объема двигателя, поэтому их легче выполнить для двигателей малого объема. Выпускные системы автомобиля наряду с другими системами призваны выполнять задачу снижения количества выбросов отравляющих веществ в атмосферу.

Определение выбросов сажи

Методы фильтрации и поглощения обычно указываются в требованиях по контролю выхлопных газов как методы измерения содержания сажи в выхлопных газах дизельного двигателя. Существует взаимосвязь между результатами измерений обоих методов, если для измерений поглощения (прозрачности) выхлопные газы не содержат паров воды и топливного тумана. Оба метода измерения дают измеряемые величины, которые возрастают логарифмически с увеличением концентрации сажи. Повышенная точность измерений (10%) может быть достигнута с помощью оптических приборов.

В случае метода фильтрации используется почернение фильтровальной бумаги в качестве меры для количества сажи, осажденной на ней.

В некоторых странах (например, Швейцарии) фильтрующее устройство предписано для измерения выбросов дыма при свободном (без нагрузки) разгоне в качестве критерия для оперативного контроля. Для этой цели продолжительность движения плунжера насоса фильтра должна быть увеличена до 6 секунд, чтобы полный выброс дыма мог пройти через фильтровальную бумагу (2) в течение хода плунжера (3 — положение плунжера перед измерением, 5 — после измерения). Оценка производится с помощью фотоячейки (Ь) или с помощью специальной шкалы серости (9).

Дымомер (измеритель поглощения или прозрачности) (а) использует ослабление интенсивности луча света в качестве меры концентрации сажи. При измерении часть выхлопных газов (4) прокачивается насосом через заборное устройство и через шланг в измерительную камеру. Процесс, указанный выше предотвращает давление выхлопных газов и его флуктуации, отрицательно влияющие на результаты измерений.

Луч света (8 — источник света), проходящий через выхлопные газы, поступает в измерительную камеру. Уменьшение интенсивности света измеряется фотоэлектрическим способом (10 — приемник света) и отображается в % коэффициента прозрачности Т или как коэффициент поглощения к. Высокая точность к воспроизводимость измерений требуют, чтобы длина измерительной камеры была точно определена, а окошко измерительной камеры поддерживалось чистым от сажи с помощью методов термической очистки.

Признаки неисправности выхлопной системы

Заподозрить поломку выхлопной системы в первую очередь позволяют характерные звуки:

• рев, доносящийся из-под днища или капота автомобиля, свидетельствует о том, что какие-то детали прогорели, образовалась трещина, нарушилась герметичность гофры, износились прокладки, оборвались эластичные крепления;
• металлическое дребезжание из-под капота указывает на разрушение внутренней структуры резонатора, а в районе заднего бампера – реактивного глушителя;
• прерывистый стук из-под днища характерен для износа опор глушителя.

Снижение мощности двигателя также может указывать на поломки системы отвода, оно обусловлено разными причинами, приводящими к увеличению сопротивления потоку газов:

• поврежден каталитический нейтрализатор;
• произошло разрушение внутренней структуры резонатора;
• неисправен кислородный датчик;
• выхлопная труба помята, сузился ее просвет.

Другие признаки неисправности выхлопной системы – на деталях появляется копоть, в салоне систематически ощущается запах сероводорода (характерно для неисправностей нейтрализатора). О неполадках каталитического нейтрализатора и лямбда-зонда может сигнализировать система самодиагностики.

Конструкция камеры сгорания

Главный источник эмиссии углеводорода — несгоревшее топливо, которое находится в контакте со стенками камеры сгорания. По этой причине область стенок должна обладать как можно меньшей поверхностью и самой простой фирмой. Теоретический идеал — сфера, но сфера не совсем практична

Важно хорошее перемешивание порции и смеси в цилиндре, поскольку это способствует более качественному и быстрому горению. Возможно, еще важнее гарантированно хорошее перемешивание в области свечи зажигания

Это улучшает воспламенение. Лучше всего помещать свечу зажигания в центр камеры сгорания, поскольку это уменьшает вероятность взрывного сгорании за счет сокращения расстояния которое должен пройти фронт пламени.