Некоторые считают, что единственное, зачем нужна система выпуска отработавших газов, — это сделать автомобиль с ДВС достаточно тихим. На самом же деле современная выхлопная система влияет на комфорт, экологичность и даже динамику машины. Сейчас расскажем, как именно. А ещё разберём устройство выхлопной системы автомобиля, её неисправности и способы их устранения.
Из чего состоит выхлопная система автомобиля
Система выпуска двигателя внутреннего сгорания может иметь разную конструкцию и компоновку — в зависимости от модели автомобиля и её возраста, расположения мотора, мощности и других факторов. Но в целом это мало влияет на задачи системы выпуска:
- Максимально эффективный отвод выхлопа в пространство за кузовом или за кабиной (у коммерческой техники).
- Снижение токсичности отработавших газов и сокращение их вредного влияния — за это отвечают каталитический нейтрализатор и другие фильтры.
- Снижение уровня шума работающего двигателя — эту функцию выполняют резонатор и глушитель.
- Использование энергии выхлопных газов для повышения отдачи двигателя (в моделях с турбонаддувом).
Многофункциональность делает сложным и устройство выхлопной системы. Даже в самом простом из разрешённых сегодня вариантов она состоит из следующих компонентов (в направлении движения отработавших газов):
- выпускной коллектор;
- катализатор;
- один или два лямбда-зонда (датчики кислорода);
- резонатор;
- глушитель;
- выхлопная труба.
Схема выпуска отработавших газов в современных автомобилях может быть дополнена турбокомпрессором, дополнительными заслонками и системами очистки выхлопа. А совсем старые машины, наоборот, могут быть лишены нейтрализатора и датчиков — вместо них устанавливается приёмная труба, напрямую соединяющая коллектор с резонатором.
Выпускной коллектор, катализатор, датчики
Выпускной коллектор — это массивная деталь, как правило, отлитая из чугуна (реже — сделанная из стали), которая крепится к головке блока цилиндров сразу за выпускными клапанами. Задача коллектора — отвод выхлопных газов от всех цилиндров в единый канал. Дальше к нему присоединяются приёмная труба, нейтрализатор отработавших газов или турбина нагнетателя, если мотор с наддувом.
На коллекторе может быть установлен и первый, основной лямбда-зонд. Он бывает и ниже, но обязательно перед катализатором. Функция этого зонда — дать электронному блоку управления двигателем (ЭБУ) информацию о текущем уровне содержания кислорода в выхлопе. А ЭБУ, в свою очередь, корректирует состав смеси, поступающей в камеру сгорания.
Далее раскалённые выхлопные газы оказываются в катализаторе. Просачиваясь под давлением сквозь узкие каналы (соты) нейтрализатора, они окисляются до менее токсичных веществ (прежде всего углекислого газа), что делает выхлоп экологичнее. Это происходит благодаря тончайшему слою палладия, родия и даже платины, которым покрыты керамические соты, — редкие металлы становятся катализаторами необходимых реакций.
Катализатор в силу наличия в нём дорогостоящих металлов — самый дорогой элемент системы выхлопных газов автомобиля. А заодно и самый капризный. Он легко может выйти из строя при заправке некачественным топливом или при неисправности самого двигателя. Поэтому в России есть автомобили, у которых катализатор удалён — однако легально пройти техосмотр с такой «доработкой» нельзя.
Схема выхлопной системы сегодня предусматривает и второй лямбда-зонд — на выходе из катализатора. Этот зонд вновь считает количество кислорода в выхлопе. И на основе этой информации ЭБУ оценивает эффективность работы нейтрализатора.
В дизельных автомобилях за катализатором в тех же, экологических целях устанавливается ещё и сажевый фильтр — для очистки дизельного выхлопа от частиц сажи. А чтобы выдержать самые строгие нормы выбросов, конструкторам приходится добавлять в систему выпуска ещё и впрыск специального средства — мочевины, которая снижает содержание в выхлопе дизеля вредных оксидов азота.
Резонатор, глушитель и выхлопная труба
За катализатором следует резонатор. Он гасит грохот летящих по магистрали выхлопных газов. В основном — низкочастотные звуки. В его двойном цилиндрическом корпусе, часто наполненном материалом-поглотителем, есть система отражающих камер и каналов с перфорацией, проходя через которые газы взаимно поглощают волны давления — резонируют. Отсюда и название детали.
Давление в выхлопной системе влияет на работу двигателя: газы должны эффективно отводиться, не задерживая следующую порцию. Вторая функция резонатора — правильная организация волн давления. То есть так называемая продувка цилиндров. Она позволяет поднять мощность двигателя, особенно на высоких оборотах. Параллельно резонатор снижает и температуру газов, выступая как теплообменник.
Финальная часть конструкции — глушитель. Это, как правило, самая крупная «банка» под днищем автомобиля, которая гасит остаточную часть скорости газов, тем самым делая выхлоп ещё тише.
Глушитель представляет собой подвешенный на резиновых опорах металлический корпус, а внутри него расположена система перфорированных трубок и камер. Выхлопные газы «петляют» в них, теряя энергию и, соответственно, громкость. И только после глушителя выхлоп автомобиля через трубу попадает на улицу.
У мощных машин может быть и два глушителя. Впрочем, ту же раздвоенную систему очень любят и в тюнинге — считается, что она повышает статус автомобиля.
Неисправности элементов выхлопной системы
Система выхлопных газов автомобиля — одна из наиболее уязвимых его частей. Изнутри на неё действуют раскалённые (и агрессивные) выхлопные газы, а снаружи — абразив, влага и противогололёдные реагенты.
Из-за всего этого, а также резкого перепада температур коррозия выхлопной системы имеет электрохимический характер. Поэтому современные системы стараются делать из стойкого к ржавчине металла или с соответствующим покрытием. А ещё специалисты рекомендуют периодически (весной) мыть днище автомобиля, удаляя с него остатки дорожной «химии».
Коллектор редко выходит из строя, но его металлические обжимные прокладки в месте соединения с ГБЦ или катализатором иногда пробивает. В этом случае выхлопные газы из подкапотного пространство засасывает в салон, что опасно для водителя и пассажиров.
Кроме того, просечка прокладки может повлечь обгорание электрической проводки, а также других уязвимых деталей, расположенных рядом, или подсос воздуха в систему выпуска, что спровоцирует некорректную работу лямбда-зонда.
Уязвимое место приёмной трубы — её «гофра». Это гибкий участок, нужный для компенсации подвижности силового агрегата. От вибрации и под воздействием высоких температур она истончается и рвётся.
Наиболее частая поломка элементов системы выхлопных газов, если не считать сугубо российские проблемы с катализаторами, — потеря герметичности. В основном при активном участии той же коррозии насквозь прогорают приёмная труба, резонатор или соединительные трубы.
Резонатор часто сдаётся быстрее глушителя, поскольку в него попадают газы с более высокой температурой и скоростью. В свою очередь глушитель больше страдает уже от коррозии. Она воздействует как снаружи, так и изнутри — из-за перепада температур после остановки двигателя в системе регулярно образуется конденсат. При появлении неплотностей или сквозных отверстий в выхлопной системе в салоне появляется запах выхлопных газов, а работа двигателя становится слишком громкой.
А вот проблемы с катализатором выдают себя не так очевидно — как правило, их можно разделить на две группы. Когда соты постепенно забиваются и хуже пропускают через себя выхлопные газы, падает и мощность двигателя. А заодно и эффективность очистки выхлопа, что при диагностике можно увидеть по показаниям второго лямбда-зонда.
Второй сценарий выхода из строя — разрушение керамических сот. Иногда это можно определить на слух, по характерному дребезгу внутренностей катализатора. Но чаще сохранность сот определяют визуально, с помощью эндоскопа. И очень важно сделать это своевременно: в противном случае керамическая пыль или крошка может вывести из строя сам двигатель.
Чтобы избежать связанных с катализатором неприятностей, нужно следить за состоянием форсунок и системы питания мотора в целом, а также заправляться только качественным топливом на проверенных АЗС.
Ремонту выхлопная система практически не подлежит. В отдельных случаях можно заварить появившееся отверстие, но это временная мера — «дырка» наверняка скоро появится и где-то по соседству. А ресурс новой детали будет сильно зависеть от качества металла, из которого она сделана: плохой сгниёт очень быстро.
