Устройство выхлопной системы автомобиля
Выхлопная система автомобиля (система отвода выхлопных газов) — это, что уже и так понятно из названия, система выпуска отработавших газов. Выхлопная система, вопреки частым мнениям, очень важная система автомобиля. В ее функции входит:
- Снижение токсичности отработавших газов (положительно влияет на экологию)
- Подавление шума (снижает уровень шума)
- Вывод горячих, токсичных газов за корму автомобиля (предотвращает попадания токсичных газов в салон)
Помимо этого выхлопная система создает необходимое сопротивление выхлопных газов, что влияет на эксплуатационные характеристики автомобиля. Также системы удаления выхлопных газов, особенно спортивные выхлопные системы, играют немаловажную роль во внешнем виде автомобиля, а также в звуке, создавая приятный тембр.
В простонародье, выхлопную систему, практически всегда называют просто «глушитель». Но это не совсем верно, так как глушитель это всего лишь одна из составляющих выхлопной системы. Система удаления выхлопных газов состоит из:
- коллектора (соединяет несколько выхлопных выходов в один);
- приемной трубы (соединяет коллектор с катализатором или гофрой);
- гофры (снижает вибрации передаваемые от двигателя)
- катализатора (преобразовывает токсичные газы в безвредные);
- резонатора (снижает уровень шума);
- средней трубы (соединяет резонатор с глушителем);
- глушителя (выполняет ту же функцию, что и резонатор, но устроен несколько иначе и в качестве звукопоглощающего материала использует особенное волокно).
Рассмотрим работу выхлопной системы более подробно. После сгорания топливной смеси, остается много несгоревших токсичных газов, под высоким давлением они попадают в коллектор, задача которого соединить все выхлопные выходы в один. Коллектор обычно создает высокое сопротивление для отработавших газов, поэтому очень часто, в тюнинге и спорте, штатный коллектор заменяется на так называемый «паук». По сути это тот же коллектор, но имеет более плавные изгибы для снижения сопротивления потоку газов. После коллектора газы попадают в приемную трубу, в которой температура может достигать 1000 о С. Из приемной трубы газы попадают через гофру в катализатор, главная задача которого дожечь не сгоревшие вредные соединения и преобразовать токсичные газы в безвредные. В большинстве автомобилей он также снижает уровень шума и придает выхлопу приятный звук. После катализатора уже относительно безвредные газы попадают в резонатор, который значительно снижает уровень шума, далее по средней трубе (которая зачастую имеет странную, причудливую, хитрую, извитленную форму, так как она должна повторять геометрию днища кузова и оставлять место для других агрегатов автомобиля) газы попадают в глушитель, который также снижает уровень шума, как и резонатор, но имеет несколько другое устройство.
Причины выхода выхлопных систем из строя
О том, что выхлопная система автомобиля неисправна и требует ремонта, может сказать любой автолюбитель, так как неисправная система выхлопных газов сопровождается:
- громким «ревом»;
- снижением мощности двигателя (ухудшается тяга и ускорение);
- нестабильной работой двигателя (скачки оборотов на холостом ходу)
- попаданием выхлопных газов в салон автомобиля;
- появлением копоти на деталях
Поэтому, с ремонтом выхлопной системы нельзя откладывать, тем более что ремонт «запущенной» системы выхлопных газов обойдется в гораздо большую сумму. Чаще всего причиной выхода выхлопной системы из строя является коррозия и механические повреждения. Ржавчина «съедает» корпуса глушителей, катализаторов и резонаторов, а так же промежуточные трубы и сварочные швы крепления деталей. Как правило, это происходит из-за постоянных, сильных перепадов температур, попадания на выхлопную систему воды, соли и реагентов, скапливающегося конденсата внутри глушителя и резонатора, а так же из-за содержащихся в системе активных химических соединений.
Поделиться:
Глушитель автомобиля. Что там внутри?
Именно этим обобщенным словом большинство обывателей называют выхлопную трубу автомобиля. Но объективно в ней можно выделить несколько важных элементов, каждый из которых выполняет определенные функции в составе выпускного тракта. Это:
· соединительные кольца и трубы.
В любой системе выхлопа колбу глушителя (а она может быть и не одна) устанавливают за катализатором или сажевым фильтром. Это делают, чтобы она снижала шумовой уровень уже очищенных и рекуперированных выхлопных газов перед их выходом из оконечной трубы до значений, принятых в международных стандартах. Ей же необходимо остудить проходящий сквозь элемент нагретый поток до его попадания в окружающую среду.
Конструктивные особенности узла
Основной автомобильный глушитель состоит из металлического корпуса, в котором размещено несколько камер и перегородок, способствующих созданию сложных каналов для движения потока отработанных газов. В процессе прохода по ним звуковые колебания поглощаются и преобразуются в тепло. Многие автолюбители включают в определение «глушитель» и резонатор, называя его передним (предварительным) глушителем в тракте. Его устройство несколько схоже с конструкцией основной банки. Но назначение этого элемента – грубо подавлять шум и стабилизировать колебания проходящего через него выхлопа, а также распределять отработавшие газы по системе.
Конструктивно заводской резонатор выполняется в форме перфорированной трубы, заключенной в герметичный корпус с несколькими камерами, глухой перегородкой и дросселем. Перегородка заворачивает газовый поток, а дроссель меняет его сечение. Также из-за высокой температуры выхлопа внутренние стенки корпуса защищены термоизоляционной прослойкой. Сам основной глушитель может быть резонансным и прямоточным. Резонатор может устанавливаться с обеими его разновидностями, либо замещаться прямоточной конструкцией.
Внутренняя «начинка»
Несмотря на схожие функции, банки резонансного и прямоточного глушителей имеют некоторые различия в своем внутреннем построении. Резонансная модель комплектуется несколькими перфорированными трубками, разделенными перегородками и монтируемыми на разные оси. Они заключаются в герметичный корпус, а свободное пространство заполняется жаростойким звукопоглощающим материалом. В результате, в такой банке выполняется несколько видов преобразований волновых колебаний звука с разными несущими частотами, и эффективность данного устройства оказывается достаточно высокой.
Менее результативно работает более дешевая конструкция прямоточного глушителя. В его герметичном корпусе также есть несколько камер, но с одной прямой перфорированной трубой, проходящей через них в сквозную. Оставшееся место занимает стекловолокно или базальт, имеющие высокие звукопоглощающие свойства. При работе ДВС, очищенные в катализаторе или сажевом фильтре газы, поступающие туда с выпускного коллектора, не меняют своего направления и сечения потока. Звук же нейтрализуется за счет волновой интерференции и поглощающего материала, что приводит к устранению лишь высоких частот. «Басы» при этом остаются и выхлоп приобретает соответствующий тембр.
Используемые технологии
Описанное построение основного глушителя позволяет преобразовать выхлоп и совокупностью действий привести его к минимально опасным показателям. Для этого задействуются несколько технологий. Камеры с различным сечением поглощают высокочастотные шумы при планомерном сужении и последующем резком расширении движущегося потока. При этом рассеиванию звуковых волн способствует появление акустического сопротивления. Дополнительно шумы гасятся при разворотах потока по доступным для движения каналам. Также на колебания волн влияет и перфорация трубок. Затухания звука вызывает явление интерференции.
Подробно принцип такого самопоглощения звука был представлен при создании резонатора Гельмгольца. Именно это изобретение стало прототипом разработок основного глушителя автомобиля. А обеспечить в нем еще большее затухание звуковых волн помогло заполнение банки звукопоглощающим материалом. На сегодняшний день прямоточный глушитель не соответствует установленным шумовым нормам и езда с ним в городской черте наказуема. Однако он, в отличие от резонансной модели, не создает противодавления, а это позволяет получить лишние 5-7% мощности мотора, что успешно используют при рестайлинге автомобилей.
Сотрудничество с нами
Для снижения до разрешенных значений шумового эффекта, наблюдаемого в процессе выхода отработанных газов при эксплуатации силовой установки, лучше использовать оригинальные комплектующие. Предлагаемые на автомобильном рынке недорогие колбы-подделки часто тоньше обычных, не содержат необходимой «начинки» и не выполняют возлагаемых на данный элемент функций. В результате срок их службы порой совсем непродолжителен. В нашем автосервисе вы всегда подберете детали под свои запросы и возможности. На станции в наличие как оригинальные комплектующие ведущих мировых производителей, так и качественные бюджетные аналоги.
Глушители эксплуатируются в очень сложных условиях, из-за чего момент их выхода из строя часто непредсказуем. У нас возможно провести полную диагностику выхлопного тракта любой модели авто, выявить появившиеся и назревающие проблемы, отремонтировать или заменить требующие вмешательства элементы, предотвратить дорогие ремонты. Также специалисты нашего сервиса проводят доработку и совершенствование систем выхлопа, помогая увеличить мощность авто без нарушения существующих норм и правил. Получить подробную бесплатную консультацию, а также записаться на осмотр и последующие работы доступно через сайт или связавшись с менеджером компании.
Прогорает не только глушитель: что разваливается и как ремонтируется в системе выпуска?
Многие наверняка встречались с ситуацией, когда машина начинала реветь голосом Джигурды. Сначала тихонько порыкивала, потом начинала ворчать громче, а затем – просто орала. Часто эту тягу машины реветь объясняют просто – «прогорел глушитель». Но на самом деле не только глушитель может прогореть – сама система выпуска устроена сложнее, чем кажется. Давайте посмотрим, что в ней может ворчать, рычать и издавать другие непотребные звуки.
От «штанов» до «банки»
Система выпуска нужна не только для отвода отработавших газов. У неё есть несколько функций, и снижение уровня шума и токсичности выхлопа – это ещё не всё.
Во-первых, отработавшие газы крутят крыльчатку турбины (или турбин, если их две) на наддувных моторах. Но об этом говорить не будем, это немного другая тема. Во-вторых, лямбда-зонды (кислородные датчики), установленные на выпуске, нужны для подготовки топливной смеси. Они передают данные о количестве несгоревшего кислорода, на основе которых ЭБУ корректирует состав смеси. В-третьих, да: система выпуска должна снижать токсичность выпуска, в первую очередь – концентрацию соединений углерода, оксидов азота и сажи. Тут есть отличия между бензиновыми и дизельными моторами, но в эту тему тоже лезть не будем: про каталитические нейтрализаторы, сажевые фильтры и мочевину мы уже рассказывали много. Ну и, конечно же, выпускная система должна снижать шум от работы мотора. Вот это как раз наша тема, об этом и будем говорить.
Несмотря на то что системы выпуска могут немного отличаться, принципиальная схема для любого атмосферного мотора у них одинаковая. Она состоит из нескольких элементов: выпускного коллектора (который иногда называют «пауком» или «штанами»), муфты, катализатора, выпускной трубы, резонатора и глушителя (который иногда называют «банкой»). Ещё сюда можно добавить кислородные датчики и систему подвеса выпуска. Причиной возникновения посторонних звуков может быть всё, кроме, пожалуй, датчиков. Для чего нужны все эти детали?
Выпускной коллектор – это первое, что стоит на пути отработавших газов (если не считать газораспределительный механизм). Его задача – отвести газы от каждого цилиндра в одну общую выпускную трубу. И сделать это ему надо по-умному: обеспечив качественную продувку и наполнение камер сгорания. Известно, что движение газов происходит волнообразно, что часто затрудняет выпуск газов и наполнение камер сгорания. Поэтому конструкция коллектора – штука почти всегда сложная, а поиску оптимальных форм и сечений труб уделяют много времени. Каждый, скорее всего, слышал о стремлении тюнеров разного пошиба поставить на свою «чепырку» выпуск 4-2-1 – то есть коллектор, у которого сначала четыре трубы сходятся в две, а уже после этого – две трубы в одну. Более простые коллекторы имеют схему 4-1, при которой все четыре трубы (если речь идёт о четырёхцилиндровых моторах) сразу сходятся в одну. Ну да бог с ним, главное – коллектор в выпуске есть.
К блоку он крепится намертво, а вот после него (и катализатора) может стоять гофра (она же – виброизоляционная муфта). Её задача – изолировать вибрацию работающего мотора от остальной системы выпуска. С одной стороны, это продлевает жизнь самому выпуску, а с другой – снижает количество вибрации на кузове. А это не только его сохранность, и но комфорт тех, кто сидит внутри.
Следующий элемент – резонатор. Он же – передний или предварительный глушитель. На экологию он никак не влияет, и его единственная задача – снизить уровень шума. Собственно, поэтому он и называется резонатором. В нём волны выхлопа отражаются и образуются стоячие волны. То есть звук после него должен стать ровным, а не грохотать, как череда выстрелов. Но окончательно шум исчезает в основном (заднем) глушителе. Конструктивно он немного похож на резонатор: внутри у него тоже есть и перфорированные трубы, и отсеки, внутри которых газы гуляют, как по лабиринту, теряя скорость и температуру. Формулировка несколько упрощённая, но наглядная.
Ещё одна деталь – это трубы, как минимум приёмная и средняя. Тут всё просто, они соединяют остальные элементы выпуска. И, наконец, вся конструкция не прикручена к кузову или раме намертво, а крепится системой подвеса с резиновыми амортизаторами (бубликами или кому как нравится). Это вполне логично. Подумайте сами, какая дрожь пробирала бы кузов, если бы выпуск крепился к нему намертво. Для снижения вибраций и используются подвес и гофра.
С устройством в общих чертах разобрались. Теперь будем смотреть, что тут может пойти не так. Начнём с самого начала – с коллектора.
Что сечёт?
Выпускной коллектор работает в очень жёстких условиях. Больше всего, конечно, он страдает от температуры, которая обычно колеблется в диапазоне от 700 до 1000 градусов. Иногда она может быть и выше – до 1300. Поэтому сам коллектор делают из тугоплавких материалов. Это хорошо, но есть у него одно слабое место – прокладка между ним и блоком. Если прокладка прогорит, появляется звук, который описывают словами «прокладка сечёт». Часто это свистящий звук, источник которого найти несложно. Способ устранения очевидный – замена прокладки. При этом нужно обратить внимание на крепёж самого коллектора: сама по себе прокладка обычно не прогорает. А вот если, например, сломается шпилька, которая его притягивает к блоку, то она прогорит очень быстро: её сожгут прорывающиеся через неплотность раскалённые отработавшие газы. Поэтому если прокладка «сечёт», в первую очередь нужно смотреть именно на крепёж коллектора.
Этот звук выпуска найти проще всего хотя бы по одной причине: для этого не надо лезть под машину. Чтобы определиться с источником другого рыка, придётся либо использовать подъёмник, либо лезть под машину ползком (что не всегда удобно, возможно или безопасно).
Великая страдалица и бубнилово
По причине пожилого возраста первой обычно погибает гофра. Это единственный мягкий элемент, который от природы должен быть подвижным. И ему же приходится работать при высокой температуре, так как стоит он обычно не слишком далеко от выпускного коллектора. Звук прогоревшей гофры очень легко спутать, например, со звуком прогоревшего резонатора: часто они стоят рядом, и, сидя в салоне, определить источник низкочастотного гула трудно. Так что если чувствуете, что гудит где-то в ногах, это может быть и гофра, и резонатор. Так что лезть под машину придётся однозначно.
Теоретически гофры не ремонтируют, их просто меняют. Причём искать оригинальную гофру необходимости нет, их выпускают многие, и стоят они немного. Главное, знать её длину и диаметр (например, 200х40, где 200 мм – длина, 40 – диаметр). Способ замены зависит от расположения гофры, но обычно этот процесс не самый трудоёмкий и в сервисе стоит не слишком дорого. Тем не менее находятся уникумы, которые предпочитают гофру ремонтировать. Способы бывают разные. Популярный – это обматывать гофру пропитанным эпоксидкой эластичным бинтом. Понятно, что всё это сразу разваливается, а если намотать что-то совсем неподходящее, можно устроить пожар. Так что выход один: менять и не пытаться изобретать велосипед.
Отличительная особенность звука, который издаёт отдавшая богу душу гофра, – он может быть плавающим, то тише, то громче. Причина – как раз та самая подвижность гофры. Если прогорает резонатор, то он всегда бубнит одинаково.
Сами трубы ржавеют насквозь редко. Фланцы – да, могут заржаветь до того состояния, когда разъединить их уже невозможно. Бывает, что трубы сгнивают в местах сварки с глушителем или резонатором, но всё-таки чаще гниют сами глушители и резонаторы.
Если в трубе есть небольшая дырка, её можно заварить. Надёжнее, конечно, будет замена, но если очень хочется, можно побаловаться сваркой. Есть, правда, и более забавный способ устранения таких дыр: оборачивание жестянкой от алюминиевой банки с последующим затягиванием этой жестянки хомутом. Разрешите мне этот метод не комментировать – жалко собственную психику.
Как я уже говорил, отличить звук прогоревших гофры и резонатора сложно, особенно если они стоят аккурат друг за другом. Так что если Джигурда поселился где-то в ногах сразу за мотором – придётся разбираться, где именно он сидит. Другое дело – основной глушитель. Он рычит сзади, и ошибиться тут сложно. Само собой, если он прогорел или проржавел, его тоже нужно менять: кустарный ремонт проблему не решает.
Не всё просто
Вроде бы ничего сложного нет: прогорело – заменил. И всё. Но нет. Оказывается, тут тоже можно напортачить. Чаще всего это касается замены катализатора на пламегаситель. Ошибок бывает несколько.
Первая – это установка копеечного пламегасителя. Такие сейчас модно ставить в сервисах, которые обещают удалить катализатор бесплатно. Встречали такую рекламу? Наверняка. В составе нейтрализатора есть драгоценные металлы, и некоторые готовы вырезать катализаторы только ради того, чтобы потом их сдать. Навар получается не слишком большим, и чтобы на этом заработать, удаляют катализаторы варварски. Иногда просто разрезают корпус, выбивают катализатор ломом, затем корпус заваривают. Само собой, после этого машина начинает рычать, как слон, умирающий от рака хобота. Лучше, конечно, вместо катализатора поставить хороший пламегаситель. В этом случае машина хотя бы не будет орать. Ну и, кроме того, иногда требуется создать небольшое противодавление: некоторые моторы после удаления катализатора могут начать жрать масло – мы про это писали. Таких моторов немного, но они есть.
Следующая ошибка – это некорректное отключение датчиков кислорода. Как я уже говорил, датчики до катализатора участвуют в приготовлении топливной смеси, а если они не работают, последствия могут быть совсем печальными. И повышенный расход топлива – далеко не самое плохое.
Лямбды-датчики, стоящие после катализатора, контролируют его работу. Разумеется, если катализатор выбили, им контролировать нечего, они огорчаются и показывают ошибку, поэтому вместо них ставят «обманки». Иногда удачно, иногда – нет. Лучший способ – это перепрошивка на Евро 2 с программным отключением этих датчиков, но, разумеется, в сервисах «удалим-катализатор-бесплатно» такого не делают. В лучшем случае грохнут раздел диагностики. Так что выбирать место для ремонта нужно тщательно.
Стучит, гремит, но не рычит
Бубнёж, рычание и сечение – это ещё не все звуки, которые может издавать больная система выпуска. Иногда она стучит. Такое случается, если порваны резиновые амортизаторы системы подвеса или отгнили крепления этих резинок. Причём стук может быть очень существенным. Например, если резонатор во время резкого разгона начинает дубасить о подрамник. Конечно, опытный механик такую неисправность обнаружит легко, но таких механиков уже пора заносить в Красную книгу. Так что если что, имейте в виду: при осмотре машины снизу бывает нелишним хорошенько подёргать выпуск. Глядишь, что-нибудь да обнаружится.
Как выхлопная система влияет на мощность машины?
Самым первым и явным признаком того, что выхлопная система вышла из строя, является характерный рычащий звук. Тут можно сразу однозначно поставить диагноз — глушитель сгнил.
Так как же влияет неисправная система на другие узлы и агрегаты машины.
Двигатель
Первое, на что влияет неисправность выхлопной системы, так это двигатель. Создавая автомобиль, инженеры выверяют уровень выхлопных газов. Это очень важно, иначе автомобиль просто не будет «дышать».
Плохой глушитель напрямую влияет на мощность двигателя и качество его работы.
Звук
У любой выхлопной системы есть резонатор, катализатор и сам глушитель. Так вот если в резонаторе есть «пробоина», то вам не избежать громких звуков, в отдельных случаях появляется и вибрация по кузову.
Говорить о каком-либо комфорте уже не приходится. Кстати, звук появляется еще и тогда, когда у автомобиля поврежден катализатор. Однако, есть и другая сторона медали: некоторые водители сами вырезают катализатор, тем самым увеличивают количество токсичных газов, выходящих из глушителя. Иными словами они сами снижают класс Евро. Делают они это для того, чтобы мотора стало больше мощности.
Таким образом, выхлопная система напрямую влияет на двигатель и его мощность. Существует специальный тюнинг глушителя, благодаря которому мотор прибавляет несколько лошадиных сил.
Тюнинг
Если вы отважились на тюнинг авто и на вмешательство в выхлопную систему, нужно помнить о простых правилах.
Диаметр выходного отверстия глушителя не должен быть значитьно больше, чем у стоковой версии. Обычно такой прием очень любят владельцы праворуких автомобилей и наших ВАЗов. А также не нужно добавлять излишнее количество резонаторов в систему. Они дадут вибрацию по кузову и вы получите обратный эффект.