Випускна система двигуна

1. Призначення випускної системи автомобіля
2. Пристрій і принцип дії випускної системи
3. Компоненти випускної системи
4. Випускна система двигуна і екологія

Наша сеть партнеров Banwar

При згорянні паливно-повітряної суміші в циліндрах двигуна утворюється велика кількість вихлопних газів, які необхідно видалити. З цим завданням справляється вихлопна система двигуна, яка заодно знижує гучність мотора і покращує його екологічні показники. Цій системі присвячена ця стаття.

Призначення випускної системи автомобіля

Від згоряння паливно-повітряної суміші в циліндрах ДВС відбувається вибухоподібно, і в результаті цих мікровзривов утворюються великі об'єми газів, які штовхають поршень і змушують колінвал обертатися. Однак ці гази після робочого циклу повинні віддалятися з циліндра, щоб їх місце зайняла нова порція паливно-повітряної суміші. Завдання відведення відпрацьованих газів вирішує випускна система двигуна .

Також ця система вирішує і інше важливе завдання - зниження шумності двигуна. Відпрацьовані гази паливно-повітряної суміші знаходяться в циліндрі під великим тиском і при відкритті випускного клапана стрімко вириваються в атмосферу - відбувається гучний хлопок. Однак в одному циліндрі кожну секунду навіть на холостих обертах відбувається близько десятка мікровзривов, тому хлопки при відкритті клапана зливаються в постійний шум високої інтенсивності. З цим шумом і бореться випускна система двигуна, яку в побуті називають просто глушником .

Пристрій і принцип дії випускної системи

Випускна система двигуна складається з наступних компонентів:

- Випускний колектор ( «Штани»);
- віброізолюючий муфта ( « сильфон », Встановлюється не на всіх двигунах);
- каталітичний нейтралізатор (Тільки з двигуна екологічного класу «Euro-2» і вище);
- Фільтр сажі (тільки в дизельних двигунах);
- резонатор (Пламегаситель або попередній глушник);
- Основний глушник ;
- Сполучні труби між колектором, нейтралізатором, резонатором і глушником;
- Вихлопна труба (Часто - разом з наконечником вихлопної труби).

Також в випускний системі сучасних автомобілів (зазвичай перед входом в каталітичний нейтралізатор) встановлюється кисневий датчик (лямбда-зонд), за допомогою якого система управління двигуном вимірює кількість залишкового кисню у вихлопних газах і коригує склад паливно-повітряної суміші, приводячи його до оптимуму для даного режиму роботи мотора.

Принцип роботи випускної системи зводиться до наступного. Вихлопні гази при відкритті випускного клапана з силою вириваються в випускний колектор, де вони виконують корисну роботу - завдяки утворюється стоячим хвилям вирівнюють тиск при відкритті клапана, і в цілому покращують режим роботи двигуна. Потім вихлопні гази надходять спочатку в каталітичний нейтралізатор (він знижує концентрацію чадного газу, оксидів азоту і незгорілих вуглеводнів), потім в резонатор, де відбувається падіння швидкості вихлопних газів, гасяться пульсації і знижується шум. З резонатора гази потрапляють в основний глушник (саме тут відбувається основна придушення шуму), а потім, вже ослаблені, у вигляді потоку малій швидкості випускаються в атмосферу через вихлопну трубу.

При проходженні вихлопних газів через випускну систему вони втрачають свою швидкість, а інтенсивність породжуваних ними звукових хвиль знижується, що і призводить до зниження шумності.

Компоненти випускної системи

На перший погляд може здатися, що випускна система двигуна - це просто набір труб і баків різної ємності, які відводять вихлопні гази. Насправді все трохи складніше, і кожен компонент цієї системи дуже далекий від простої труби.

Випускний колектор . Це система труб, які підключаються безпосередньо до голівці циліндрів (по одній трубі до одного циліндру), збирають вихлопні гази і відводять їх до каталізатора і глушника. Цікаво, що кожна труба колектора має певну довжину і переріз, що дозволяє домогтися освіти стоячих хвиль при різних оборотах двигуна. Це необхідно для ефективної продувки циліндрів і забезпечення оптимального режиму роботи двигуна в різних режимах. Так що випускний колектор - це важлива деталь, яка робить деякий вплив на потужність і стабільність роботи двигуна. Колектор працює в екстремальних умовах, тому виготовляється з жароміцних сплавів.

віброізолюючий муфта . Муфта служить для розв'язки випускного колектора, який жорстко з'єднаний з двигуном, і інших деталей випускної системи. Зазвичай муфта виконана у вигляді гнучкого металевого шланга, який гасить сприймаються від колектора вібрації.

каталітичний нейтралізатор . Каталітичний конвертер-каталізатор призначений для підвищення екологічної безпеки вихлопних газів, що досягається нейтралізацією найбільш небезпечних газів: оксидів азоту, чадного газу та незгорілих в камері згоряння вуглеводнів. Причому оксиди азоту відновлюються, а що утворився вільний кисень служить для допалювання вуглеводнів і чадного газу. Зазвичай нейтралізатор виконаний у вигляді відносно невеликого модуля, в якому розташований керамічний блок з каталізаторами.

Каталітичної нейтралізатор дизельного двигуна з сечовиною. У дизелях описаний вище нейтралізатор працює гірше, так як температура вихлопних газів в них нижче, що уповільнює реакції відновлення оксидів азоту. Тому в дизельних двигунах широкого поширення набули нейтралізатори, доповнені системою впорскування в вихлопні гази сечовини (водного розчину аміаку), яка допомагає видалити з вихлопу небезпечні сполуки азоту.

Сажевий фільтр. Також використовується тільки в дизельних двигунах. Служить для очищення газів від сажі, дуже часто конструктивно об'єднаний з каталітичним нейтралізатором.

резонатор . Це ємність особливої ​​форми, в якій відбувається початкове зниження шуму внаслідок зниження швидкості і пульсацій вихлопних газів. У резонаторі відбувається відображення хвиль вихлопу і освіту стоячих хвиль, звідси і виникла назва цього компонента.

Основний глушник . Саме тут відбувається основне зниження шуму вихлопних газів. Зазвичай це ємність з певним чином розташованими перегородками і трубами, що утворюють лабіринт великої довжини. Проходячи через цей лабіринт, вихлопні гази розбиваються на безліч потоків, звукова енергія гаситься і переходить в тепло, а пульсації тиску поглинаються. В результаті на виході глушника вихлопні гази мають меншу швидкість і створюють набагато менше шуму.

Потрібно відзначити, що випускна система дещо знижує потужність двигуна, так як вихлопні гази відчувають опір на шляху до атмосфери, і на подолання цього шляху витрачається деяка енергія. Але без глушника сучасний автомобіль вже просто неможливо уявити, тому з деякими недоліками доводиться миритися.

Випускна система двигуна і екологія

Вихлопні гази мають високий ступінь токсичності, вони становлять небезпеку для навколишнього середовища і, зокрема, для людини. Вся справа в тих речовинах, які утворюються при згорянні палива і викидаються в атмосферу. Для людини найбільш небезпечні оксиди азоту, чадний газ, а також багато вуглеводні, які є канцерогенами. Для навколишнього середовища найбільш небезпечні речовини, які надають згубний ефект на тварин і рослини, а також беруть участь в утворенні смогу.

При появі перших автомобілів питання про їх екологічної безпеки не вставав, але люди відзначали, що машини псують повітря своїми вихлопними газами. Гостро це питання постало у другій половині минулого століття, а на початку 90-х років в Європі прийняли пакет законів, спрямованих на контроль екологічної безпеки і зниження викидів відпрацьованих газів.

У 1992 році в Європі почав діяти екологічний стандарт «Євро-1», а в 1995 році - «Євро-2», і саме з введенням «Євро-2» для всіх нових бензинових двигунів стало обов'язковим наявність каталітичного нейтралізатора у випускній системі. У дизельних двигунах нейтралізатора виявилося недостатньо, тому з вступом в силу стандарту «Євро-4» (2005 рік) в дизелях стало обов'язковим наявність фільтр сажі.

Кожен новий стандарт «Євро» заміняв собою попередні стандарти, і значно посилював вимоги по екологічній безпеці. Вже зараз багато норм стандартів «Євро-1» - «Євро-3» вважаються не просто застарілими, а просто-напросто заборонені, так як за сьогоднішніми мірками вони дуже небезпечні для природи і людини. Сьогодні мова йде вже про стандарт «Євро-6» (вступить в силу в 2015 році), і по ньому вихлоп бензинового двигуна повинен містити в 2,5 рази менше оксидів азоту і чадного газу, ніж мотор стандарту «Євро-3». А вміст завислих часток (сажі) дизельних двигунів стандарту «Євро-6» має бути в десять разів менше, ніж за стандартом «Євро-3».

Погоня за екологічною безпекою - це, безумовно, добре, але вона має і зворотну сторону. Головна проблема екологічних двигунів в тому, що вони менш потужні, ніж їх неекологічних побратими - справа тут і в складі палива, і в режимі згоряння паливно-повітряної суміші, і в необхідності пропускати вихлопні гази через каталізатори та фільтри. Але з цією втратою потужності і ускладненням конструкції мотора доводиться миритися, тому що навколишнє середовище потребує захисту.