Выхлопная система автомобиля. типы и особенности

Назначение и устройство каталитического нейтрализатора

Нейтрализатор устанавливается в выхлопной системе автомобиля и применяется для максимального снижения токсичности выхлопного газа. Применение данного устройства осуществляется как на дизельных, так и на бензиновых двигателях и является обязательным для всех автомобилей, оснащенных двигателем внутреннего сгорания.

Современная конструкция нейтрализатора представляет собой специальный блок-носитель, корпус устройства и теплоизоляция. Основным элементом является блок-носитель, который изготавливается из специальной огнеупорной керамики. Внутри блока располагается большое количество сот (или, по-другому, ячеек). Такая конструкция позволяет значительно повысить площадь соприкосновения рабочих частей нейтрализатора с отработанными газами. Поверхность ячеек покрывается специальным слоем каталитического вещества. В качестве нейтрализатора может применяться родий, платина или палладий.

Суть действия катализатора заключается в следующем. Двигатель автомобиля не может обеспечить полное сгорание топлива и отправляет большое количество вредных газов в выхлопную систему автомобиля. Попадая в каталитический нейтрализатор, вредные газы контактируют с каталитическим слоем и окисляются. В процессе прохождения выхлопного газа по всему блоку-носителю, вредные вещества окисляются до конца, и на выходе получается самый обычный углекислый газ.

Применение трех металлов обеспечивает полное окисление трех разных веществ. Помимо углевода и оксида углерода, в отработавших газах может содержаться оксид азота, который также подвергается полному окислению и превращается в обычный безвредный азот. Таким образом, выхлопной газ становится менее вредным и оказывает меньшее отрицательное воздействие на окружающую среду.

Сам блок-носитель, обычно, размещен в металлическом корпусе, который предохраняет нейтрализатор от механических воздействий, например, ударов о неровности дорожного покрытия. Между блоком и корпусом прокладывается слой теплоизоляции, чтобы исключить передачу тепла на корпус. Применение теплоизоляции связано с особенностями работы нейтрализатора. Дело в том, что для успешного окисления вредных веществ необходима большая температура. Самая минимальная температура для успешного дожигания отработанных газов должна быть в пределах 300 градусов Цельсия. Для спортивных автомобилей этот параметр может достигать 1500-3000 градусов Цельсия. Теплоизоляция позволяет поддерживать температуру в заданных пределах и обеспечивает нормальную работу каталитического нейтрализатора.

Внутри блока устанавливается датчик кислорода. Это электрическое устройство сообщает водителю о том моменте, когда катализатор необходимо заменить. Если соты забиваются или керамический слой становится меньше, датчик срабатывает и посылает сигнал на электронный блок управления двигателем, который переводит работу мотора в аварийный режим и сигнализирует лампой на панели приборов, что необходимо выполнить проверку исправности систем. Часто, чтобы избавить от преждевременного и случайного срабатывания датчика, создают специальную обманку нейтрализатора, которая говорит датчику о том, что катализатор по-прежнему в норме. Это связано с тем, что замена каталитического нейтрализатора стоит очень дорого, и не каждый водитель может позволить себе такой ремонт. Так что, большинство водителей просто докатывают старую деталь до полного изнеможения и меняют нейтрализатор позже.

Помимо теплоизоляции, регулировать температуру работы нейтрализатор можно не только с помощью теплоизоляции. На температуру нейтрализатора может влиять и место установки. Так, например, для повышения температуры катализатора, его размещают прямо за выпускным коллектором, так как последний имеет высокую скорость и температуру нагрева.

Принцип работы системы выхлопа

Расположение выхлопной системы

В классическом варианте для бензиновых двигателей выхлопная система автомобиля работает следующим образом:

• Выпускные 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.

https://youtube.com/watch?v=sNVJ_RJ9FK4

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 , 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.

Ремонт глушителя автомобиля

Как правило ремонт глушителя автомобиля хендай санта фе или любого другого авто сводится к заварке прогнивших дыр в основном глушителе, переваривать внутренние части как правило берутся только лютые энтузиасты. Да и смысла переварки внутренностей на старом глушителе как такового и нет. Потому как метал уже от звука и температур устал и стал так сказать сыпучим и трухлявым, потому проще купить новый глушитель. Но, а там каждый смотрит, конечно, по своим финансовым возможностям и настроению души.

Вот еще одно фото схема глушителя автомобиля так сказать для полноты понимания, тут хорошо видны два типа глушителя обычный глушитель и прямоточный глушитель, как вы понимаете в прямоточном из за его устройства звук будет намного громче, так как в нем отсутствуют гасительные камеры для звука

Основные неисправности резонатора.

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.

ПОДРОБНОСТИ: 4 эффективных метода устранения вмятин от града на кузове автомобиля

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.

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.

1. Увеличение шума в системе выхлопа – происходит из-за плохой работы резонатора, и вследствие чего не позволяет действовать глушителю в режиме оптимальной работы.
2. Наличие звенящего или дребезжащего звука в резонаторе – происходит, из-за болтания в камерах резонатора кусков оторванного металла, возникших в результате разрушения или прогара деталей в резонаторе.
3. Понижение мощности двигателя – происходит из-за “закупоривания” резонатора в процессе его разрушения, вследствие чего пропускная способность нарушается. Также данная неисправность нарушает процесс отражения и гашения пульсации газов выхлопа.

Каталитический нейтрализатор отработавших газов в системе выпуска

Каталитический нейтрализатор состоит из впускной воронки, выпускной воронки и моно­лита (см. рис. «Каталитический нейтрализатор с керамическим монолитом» ). Монолит содержит большое количество очень тонких, параллельных кана­лов, покрытых активным катализатором. Плот­ность каналов составляет от 60 до 190 ячеек на кв. см. Принцип действия активного каталити­ческого слоя описан ниже (см. «Каталитиче­ская очистка отработавших газов»).

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 (Монтажный мат изготавливается из керамического волокна. Он обладает высокой эластичностью, что необходимо для сведения к минимуму механических нагрузок на моно­литный блок

Монтажный мат также служит в качестве теплоизолятора.

Один каталитический нейтрализатор может содержать несколько монолитных блоков с различными покрытиями. Для обеспечения равномерного прохождения отработавших газов через монолитный блок особое внима­ние следует уделить форме впускной воронки Внешняя форма керамического монолитного

блока зависит от пространства под кузовом автомобиля и может быть треугольной, оваль­ной или круглой.

Как очистить сажевый фильтр DPF

Есть два основных способа очистки сажевого фильтра DPF от образовавшегося нагара. Первый подразумевает необходимость снятия фильтрующего элемента с автомобиля, а второй предполагает выполнение действий прямо на автомобиле. Оба способа имеют свои преимущества и недостатки, поэтому рассмотрим их отдельно.

Очистка сажевого фильтра со снятием

Сложность данного способа заключается в необходимости демонтажа сажевого фильтра дизельного двигателя, а также в продолжительности процедуры. В среднем, на очистку фильтра потребуется около 8 часов.

Для очистки используются специальные жидкости промывки сажевого фильтра, которые можно приобрести в автомобильных магазинов. Лучше выбирать составы проверенных брендов, таких как Luffe, Pro-tec, Liqui Moly и подобные. Данные жидкости представляют собой составы нефтяных компонентов и различных присадок, которые способны растворить сажевый нагар. Поставляются жидкости в 5-литровых канистрах, в среднем, на одну промывку потребуется вся канистра. Канистры сверху могут иметь место для крепления шланга, некоторые из них имеют шланг в комплекте. Шланг позволяет удобнее наполнить сажевый фильтр жидкостью для промывки.

Корпус снятого сажевого фильтра нужно заполнить жидкостью для промывки полностью и оставить на время, указанное в инструкции по применению состава (около 8 часов). После этого достаточно промыть фильтр струей воды, чтобы смыть остатки грязи, а также остатки средства для очистки.

Обратите внимание: К вопросу промывки водой нужно подойти серьезно, поскольку средство для очистки горючее и может воспламениться при поступлении выхлопных газов. После промывки сажевого фильтра водой остается его подсушить и установить на место. После промывки сажевого фильтра водой остается его подсушить и установить на место

После промывки сажевого фильтра водой остается его подсушить и установить на место.

Очистка сажевого фильтра без снятия

Способ промывки сажевого фильтра без снятия более быстрый, поскольку работы ведутся непосредственно на автомобиле. Конструктивные особенности фильтра позволяют подать жидкость для очистки через отверстие для установки датчика давления или температуры, предварительно их сняв.

Важно отметить, что для очистки сажевого фильтра без снятия используется другой состав. Связано это с тем, что работы ведутся прямо на автомобиле, и нет возможности убедиться, что полностью нефтепродукты будут удалены из сажевого фильтра. Поэтому для очистки используется состав на водно-щелочной основе

со смывающей жидкостью. Жидкость позволит после очистки нейтрализовать оставшуюся щелочь

Поэтому для очистки используется состав на водно-щелочной основе. со смывающей жидкостью. Жидкость позволит после очистки нейтрализовать оставшуюся щелочь.

Для промывки сажевого фильтра без снятия потребуется обзавестись пистолетом-распылителем.

Обратите внимание: Также можно найти изначально жидкости для промывки в аэрозольных баллончиках. Для эффективного использования жидкости в баллончике обязательно ознакомьтесь с инструкцией к ней. Перед промывкой сажевого фильтра двигатель автомобиля нужно обязательно прогреть, после чего необходимо дождаться пока в фильтрующем элементе установится температура около 40 градусов по Цельсию

Это необходимо сделать для повышения эффективности работы щелочного состава

Перед промывкой сажевого фильтра двигатель автомобиля нужно обязательно прогреть, после чего необходимо дождаться пока в фильтрующем элементе установится температура около 40 градусов по Цельсию. Это необходимо сделать для повышения эффективности работы щелочного состава.

Распыление состава на сажевый фильтр происходит под давлением около 8 бар. При этом процесс распыления должен быть интервальным: 10 секунд жидкость впрыскивается, потом 10 секунд нужно подождать перед впрыском новой дозы. Таким образом потребуется ввести около 1 литра жидкости для чистки

При этом важно также вращать и перемещать распылительный зонд, чтобы очистить сажевый фильтр целиком. После того как промывка щелочным составом проведена, аналогичным образом распыляется чистая вода. После выполнения работ по очистке сажевого фильтра жидкостными средствами рекомендуется провести процедуру дожига остатков сажи, путем эксплуатации автомобиля при повышенных оборотах на протяжении 20-30 минут

После выполнения работ по очистке сажевого фильтра жидкостными средствами рекомендуется провести процедуру дожига остатков сажи, путем эксплуатации автомобиля при повышенных оборотах на протяжении 20-30 минут.

Проблемы системы нейтрализации выхлопных газов

А выйти из строя он может по ряду причин:

• Использование некачественного или «улучшенного» присадками топлива;
• Попадание в рабочую полость топлива или масла;
• Нестабильная работа двигателя;
• Механические повреждения корпуса;
• Резкий перепад температур на корпусе.

Езда с неисправной системой нейтрализации выхлопных газов ведет к поломкам в автомобиле: провалу или периодической самопроизвольной потере скорости, проблемам с запуском ДВС, потере компрессии в цилиндрах, у дизельных моторов – к неисправности турбины.

Как решить проблему системы нейтрализации выхлопных газов?Видео о том, что делать с запахом выхлопа в салоне:

Прямоточный глушитель

Производство прямоточного глушителя начинается с подготовки материала повышенной жаропрочности и 2 трубок разного сечения. Меньшая должна свободно входить в трубу с предыдущего узла. Поэтому перед изготовлением следует снять старый комплект, изъять из резервуара перегородки и приступить к вычислению требуемых габаритов.

Затем нужно взять тонкую трубку и сделать в ней несколько отверстий по периметру. Затем она помещается во вторую трубку и закрепляется с помощью сварочного оборудования.

Готовое изделие закрепляется в баке, а свободное пространство заполняется с помощью материала для изоляции. Дальше свободное пространство нужно заполнить изолятором и заварить емкость. Действие позволит минимизировать шум во время работы двигателя.

Важно понимать, что малейшие отклонения от стандартной конфигурации могут предотвратить нормальный монтаж детали. Поэтому вам потребуется провести не один день в гараже, решая мелкие недочеты и занимаясь доработкой системы. Недорогие конструкции ржавеют спустя несколько месяцев эксплуатации, а серьезные дефекты проявляются уже через год после установки

Для предотвращения таких проблем следует использовать надежные и долговечные материалы – в этом случае эксплуатационный срок будет продлен до нескольких лет

Недорогие конструкции ржавеют спустя несколько месяцев эксплуатации, а серьезные дефекты проявляются уже через год после установки. Для предотвращения таких проблем следует использовать надежные и долговечные материалы – в этом случае эксплуатационный срок будет продлен до нескольких лет.

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.

Отличия современных систем.

Система выхлопа

Как было сказано выше, выхлопная совокупность транспортного средства, оснащенного дизельным двигателем имеет свои особенности. Основным отличает выходной совокупности на дизеле является наличие сажевого фильтра. Данный фильтрующий элемент, как становится понятно из названия, снижает показатель сажи в составе отработанной смеси перед ее отправкой в атмосферу. В некоторых выходных совокупностях, фильтрующий элемент напрямую соединяется с катализатором. Такая конструкция выходной совокупности зарекомендовала себя как наиболее совершенная и экологичная. Количество систем, контролирующих уровень экологии транспортного средства постоянно увеличиваются.

В составе автомобилей нового поколения, существуют следующие системы, обеспечивающие снижение уровня токсичности сгоревшей смеси: совокупность охлаждения картера, система обратной циркуляции сгоревших газов, система обнаружение паров топливной смеси.

Анализатор кислорода, передает электронному блоку управления двигателем показания воздушного потока в отработанной смеси. Благодаря полученным сигналам, совокупность, контролирующая работу двигателя, производит формирование оптимальной смеси топлива и воздуха. Несмотря на то что анализатор кислорода входит в состав выходной совокупности, основной его задачей остается поддержание правильной работы двигательной системы.

В составе современного транспортного средства как правило находятся несколько  анализатора. Один из них находиться перед катализатором, второй размещается сразу после него. Помимо указанных конроллеров, в системы выхода отработанной смеси, как правило, монтируются следующие анализаторы: датчик определения температуры отработанных газов, анализатор оксидов азота. Каждый из анализаторов, расположенных в составе выходной совокупности, принимает участие в формировании топливовоздушной смеси и выполняет важную функцию в ходе эксплуатации транспортного средства.

Устройство системы

Глушитель, наиболее известный элемент системы выхода отработанной смеси. Данное устройство отвечает за снижение уровня шума при эксплуатации транспортного средства. Сам глушащий элемент включает в себя несколько составляющих: устройство предварительного снижения шума (резонатор) и элемент основного подавления шума. Небольшая совокупность постоянно изменяет направление движения газов, что приводит к уменьшению шума при выходе смеси.