Схема выхлопной системы газ
1 – приемная труба; 2 – каталитический нейтрализатор; 3 – резиновые подушки подвески системы выпуска; 4 – верхний хомут крепления глушителя; 5 – нижний хомут крепления глушителя; 6 – металлическое уплотнительное кольцо; 7 – глушитель; 8 – выхлопная труба.
Система выпуска отработавших газов* состоит из выпускного коллектора, приемной трубы выполненной за одно целое с каталитическим нейтрализатором**, глушителя*** и соединяющих их труб.
Выпускной коллектор.
Верхний фланец выпускного коллектора крепится гайками к головке блока цилиндров, а нижний фланец соединен тремя шпильками с фланцем приемной трубы.
Выпускной коллектор 1 и впускная труба 2 имеют общие точки крепления к головке блока цилиндров.
Уплотнительная прокладка в соединении выпускного коллектора и впускной трубы с головкой блока цилиндров.
Между выпускным коллектором, впускной трубой и головкой блока цилиндров установлена общая уплотнительная прокладка. К фланцу выпускного коллектора тремя шпильками крепится фланец приемной трубы. Между фланцами установлена уплотнительная прокладка.
Уплотнительная прокладка в соединении выпускного коллектора и приемной трубы.
В приемную трубу вварен каталитический нейтрализатор, закрытый теплозащитным экраном. В отверстии приемной трубы перед каталитическим нейтрализатором установлен управляющий датчик концентрации кислорода в отработавших газах (лямбда-зонд). Второй, диагностический датчик концентрации кислорода установлен после каталитического нейтрализатора.
Приемная труба с каталитическим нейтрализатором в сборе.
1– задний фланец приемной трубы; 2 – диагностический датчик концентрации кислорода; 3 – теплозащитный экран; 4 – каталитический нейтрализатор; 5 – управляющий датчик концентрации кислорода.
Каталитический нейтрализатор обеспечивает выполнение требований по нормам токсичности Euro 3, уменьшая выбросы в атмосферу оксида углерода, оксидов азота и несгоревших углеводородов.
При наличии в отработавших газах соединений свинца каталитический нейтрализатор и датчики концентрации кислорода быстро выходят из строя. Поэтому эксплуатация автомобиля, даже кратковременная, на этилированном бензине категорически запрещается. Причиной выхода из строя нейтрализатора также может стать неисправная система зажигания или система питания. При пропусках воспламенения несгоревшее топливо, попадая в нейтрализатор, догорает и выводит из строя блок с катализаторами, что может привести к закупорке выпускной системы и остановке (или сильной потере мощности) двигателя.
Приемная труба соединена с фланцем трубы глушителя. Для обеспечения герметичности между фланцами труб установлено металлическое уплотнительное кольцо. Кольцо представляет собой две полусферы. Задний фланец трубы глушителя соединен с фланцем выхлопной трубы. В соединении их фланцев также установлено уплотнительное кольцо. Уплотнительные кольца взаимозаменяемые.
Уплотнительное кольцо в соединении фланцев труб системы выпуска отработавших газов.
Вся система выпуска отработавших газов подвешена к кузову на пяти резиновых подушках. Все подушки взаимозаменямые.
Глушитель крепится к днищу кузова двумя хомутами через резиновые подушки.
Резиновые подушки подвески системы выпуска отработавших газов.
Для защиты от чрезмерного нагрева на днище кузова установлен теплозащитный экран.
Детали моторного отсека от нагрева защищает теплозащитный экран, закрепленный болтами на выпускном коллекторе.
Обслуживание системы выпуска заключается в ее периодическом осмотре, проверке на герметичность соединений и наличие сквозной коррозии, предусматривает подтяжку ослабленных соединений и замену резиновых подушек подвески.
* Система выпуска отработавших газов. Является технически сложной системой. Она должна соответствовать нормам, регламентирующим допустимый уровень шума, строгим законам по охране окружающей среды, а также конструктивным характеристикам двигателей.
** Каталитический нейтрализатор. Представляет собой стальную камеру, в которой расположен блок с множеством пор, покрытых катализаторами дожига: родием, палладием, платиной. Проходя через поры катализаторного блока, оксид углерода преобразуется в углекислый газ, несгоревшие углеводороды превращаются в водяной пар, а оксиды азота восстанавливаются до безвредного азота. Степень очистки отработавших газов в исправном каталитическом нейтрализаторе достигает 90–95%.
*** Глушитель. Предназначен для сглаживания пульсаций в потоке отработавших газов и снижения уровня их шума за счет прохождения газов через выполненные в корпусе глушителя камеры различного объема, заполненные шумопоглощающим материалом и соединенные между собой трубами. Газы, проходя через лабиринты камер глушителя, теряют свою скорость и температуру за счет расширения, завихрения и перетекания из камеры в камеру.
Многие автолюбители даже не представляют, насколько важна выхлопная система автомобиля в безаварийной работе силового агрегата, и не уделяют её обслуживанию должного внимания, в результате чего, может произойти выход из строя двигателя. Именно по этой причине, стоит внимательно ознакомиться с принципом работы выхлопной системы, её конструктивными особенностями, и знать, из чего состоит выхлопная система.
В работе двигателя внутреннего сгорания важная роль отводится своевременному выводу наружу отработавших газов, начинающих скапливаться в камере сгорания головки блока цилиндров сразу после воспламенения топливной смеси. Данную задачу призваны выполнять выхлопные системы, или как говорят автолюбители, глушители, которыми оснащаются все современные машины. Должная работа выхлопной системы, направленная на отвод из мотора остатков отработанной топливной смеси, целиком зависит от исправности всех её составных элементов, имеющих некоторые конструктивные отличия в зависимости от типа двигателя.
Принцип работы выхлопной системы
Современная автомобильная выхлопная система состоит из нескольких частей, в отличие от первых устройств, имеющих вид механического клапана, который принудительно открывался водителем автомобиля вручную. Все элементы выхлопной системы, которые соединяются между собой с помощью крепёжных болтов через расположенные на их концах фланцы, предназначены для:
- отвода из камеры сгорания двигателя выхлопных газов и прочих не сгоревших остатков топливной смеси;
- уменьшения выделяемого мотором во время работы шума;
- уменьшения количества токсичных веществ находящихся в выхлопе автомобиля;
- предотвращения попадания в салон транспортного средства токсичных газов.
Устройство выхлопной системы автомобиля обладает довольно простым принципом работы, которая подразумевает отвод отработанных газов из камеры сгорания, проводя их через трубы к задней части транспортного средства, понижая при этом, за счёт герметичности всей конструкции и соединений через фланцы с термоустойчивыми уплотнителями, выделяемый мотором шум.
Уменьшение количества токсичных веществ в выхлопных газах достигается за счёт применения в конструкции выхлопной системы каталитических нейтрализаторов (катализаторов), работоспособность которых контролирует специальный датчик, называемый лямбда-зонд. В современных дизельных автомобилях, для повышения показателя экологичности выхлопа, производители используют сажевый фильтр, которым также оснащается выхлопная система дизеля.
В конструкции дизельного мотора, а также современного бензинового агрегата, довольно часто используется турбонагнетатель, который использует для подачи в камеру сгорания воздушную смесь из кислорода и отработавших газов, забираемых из выпускного коллектора. Количество попадающих в турбину выхлопных газов, регулирует датчик, расположенный на корпусе выпускного коллектора.
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:
-
; выхлопных газов;
- катализатор или по-другому каталитический нейтрализатор; или пламегаситель; .
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.
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.
Резонатор или пламегаситель, предназначен для понижения высокой температуры отработанных выхлопных газов, что достигается с помощью его ячеистого внутреннего строения. Последней деталью в конструкции, является глушитель, задача которого заключена в понижении шума работающего двигателя за счёт перфорированной трубы внутри его корпуса.
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.
Возможные неисправности, методы их устранения и варианты тюнинга
Конструкция выхлопной системы является идеальным вариантом для проведения тюнинга легкового автотранспортного средства, благодаря простате монтажа её составных частей и наличием большого ассортимента различных деталей. Самым частым вариантом тюнинга глушителя является установка так называемого прямоточного выхлопа, когда из системы убирается резонатор.
Наиболее частые неисправности выхлопной системы связаны с потерей герметичности деталей или их соединений, уплотнители в которых могут сильно износиться. Для замены уплотнительных элементов, необходимо приобрести ремонтный комплект выхлопной системы, и открутив крепёжные болты, поменять их на новые.
Сделанные из различных сплавов металла детали выхлопной системы, подвергаются значительному нагреву, резкому перепаду температур, и работают в условиях повышенных нагрузок, в результате чего подвержены сильному износу и прогаранию внутренних частей. Определить данные поломки позволит громкий шум работающего мотора и визуальная диагностика выхлопной системы, после проведения которой, повреждённую деталь конструкции необходимо либо заменить на новую, в случае внутренних неисправностей, либо отремонтировать её корпус с помощью электро/газосварки.
В современных автомобилях работа силового агрегата контролируется блоком управления, который получает определённые сигналы от многочисленных датчиков, расположенных на всех его конструктивных узлах. В конструкции выхлопной системы расположен датчик, именуемый лямбда-зондом, замеряющий количество токсичных веществ в отработанных газах. Его неисправность или некорректную работу способен выявить только диагностический стенд, после чего датчик необходимо заменить.
Эксплуатировать автомобиль с неисправной выхлопной системой нельзя, это может привести, как к поломке силового агрегата, на клапанах образуется закоксование рабочей поверхности, приводящее к потере мощности мотора, так и к возможному нанесению вреда здоровья водителя и всех пассажиров, из-за попадания в салон токсичных выхлопов.
При разработке большинства современных автомобилей в их конструкции широко используются технические решения, основная задача которых, – обеспечение максимального комфорта для водителя и пассажиров транспортного средства. Кроме того, автомобиль, который сходит сегодня с конвейера, просто обязан дружелюбно относиться к окружающей среде: минимально загрязнять воздух и создавать небольшой уровень шума при движении. Особенно строги экологические нормы в Европе и США, но и Россия постепенно движется в том же направлении.
Уменьшение количества вредных выхлопов в атмосферу и уровня шума машины достигается за счет конструкции выхлопной системы и работы катализатора, в задачу которого входит нейтрализация основных токсичных газов, образующихся во время работы двигателя. Это необходимая деталь любого авто, на Западе без катализатора машина вообще не может эксплуатироваться, но в России ситуация несколько иная. Дело в том, что катализатор стоит достаточно дорого (в его конструкции используются драгоценные металлы), поэтому после окончания срока службы этого элемента для него ищут различные более дешевые альтернативы.
Каково же устройство пламегасителя? В чем его плюсы и минусы по сравнению с катализатором? Можно ли установить его самостоятельно или лучше обратиться в СТО, и какой оптимальный размер пламегасителя? Какие бывают типы пламегасителей?
Что такое пламегаситель?
Пламегаситель – это один из видов резонаторов, его задачей является принимать и обрабатывать отработавшие газы из двигателя, охлаждать и замедлять их. Пламегаситель устанавливается сразу после приемной трубы глушителя, на том же месте, где обычно находится катализатор (каталитические нейтрализатор). Этот элемент выхлопной системы автомобиля работает в исключительно жестких условиях, что обуславливает особенности его конструкции.
Пламегаситель – это труба небольшого диаметра с перфорацией, которая заключена в прочный (стальной) корпус. Между перфорированной трубой и корпусом находится жароустойчивый материал, поглощающий звуковые волны и вибрацию. Торцы пламегасителя завариваются, устройство имеет вход и выход, это необходимо учитывать, чтобы правильно установить его. В качестве поглощающего материала, как правило, используют различные виды минеральной ваты. Более совершенной считается конструкция пламегасителя с диффузорами (воронками) вместо обычной перфорации, с их помощью температура газовой струи снижается более эффективно. Иногда устройство может устанавливаться не на приемной трубе или магистрали, а прямо в блоке выпускного коллектора. Это пламегаситель коллекторный.
Температура выхлопа, истекающего из камеры сгорания двигателя, исключительно высокая, кроме этого, газы движутся с большой скоростью. Пламегаситель должен принять их, охладить, уменьшить скорость, а также смешать потоки, исходящие из разных цилиндров. Кроме внутренних, на этот узел воздействуют и внешние нагрузки, и они также весьма серьезны: постоянная вибрация от работающего двигателя, а также адский солевой раствор, который зимой постоянно заливает раскаленный пламегаситель.
Поэтому материал, из которого изготовлен пламегаситель, должен выдерживать высокую температуру (и ее перепады), а также воздействия агрессивной среды. Обычно для этой детали автомобиля используют жаропрочную нержавеющую сталь.
Существует несколько видов пламегасителей:
- Активный. Это однослойное устройство, для уменьшения вибрации используются синтетические волокна или минеральная вата. Недостатком подобных пламегасителей является их небольшая долговечность – наполнитель просто выгорает от высоких температур. Однако пока они работают, со своей задачей такие пламегасители справляются неплохо.
- Реактивные. Работа их основана на отражении звуковых волн. Подобные изделия хороши своей долговечностью.
Сколько служит пламегас. Плюсы и минусы устройства
Следует отметить, что чаще, чем сам пламегаситель разрушаются сварные швы и приемные трубы.
Теперь несколько слов о плюсах и минусах установки пламегасителя. Самым значительным плюсом является цена этого устройства. Ставя вместо дорогого катализатора бюджетный пламегаситель, вы сможете серьезно сэкономить. Пламегаситель менее требователен к качеству топлива, по сравнению с катализатором – это его второй безусловный плюс. Так как качество бензина на наших заправках часто оставляет желать лучшего, то это преимущество является довольно весомым. Кроме того, пламегаситель немного увеличивает мощность двигателя, так как имеет прямоточное строение (а не соты, как у катализатора).
Конечно же, есть у пламегасителя и минусы (куда же без них). Основным из них является загрязнения окружающей среды. Без катализатора все исходящие выхлопные газы без всякой очистки попадают наружу. Так что, если вас заботит чистый воздух на планете, то лучше установить новый катализатор.
Для установки пламегасителя необходима электро- или газосварка, так что сделать это самостоятельно довольно проблематично. Установка коллекторного и отдельно стоящего пламегасителя отличается, потому что в первом случае необходимо снимать выпускной коллектор. Однако вряд ли стоит экономить на этой процедуре: установка коллекторного пламегасителя стоит 6-8 тыс. рублей, а отдельно стоящего – 3-5 тыс. рублей.
Система выпуска отработавших газов автомобилей Газель с двигателями ЗМЗ-4025, ЗМЗ-4026, ЗМЗ-4061 и ЗМЗ-4063 состоит из выпускного коллектора двигателя, приемной трубы глушителя, резонатора, глушителя и выхлопной трубы. Все узлы системы подвешены к раме автомобиля с помощью кронштейнов и резиновых амортизаторов.
Система выпуска отработавших газов и система рециркуляции отработавших газов на автомобилях Газель, особенности конструкции.
Система выпуска отработавших газов грузовых автомобилей Газель с двигателями ЗМЗ-4025, ЗМЗ-4026, ЗМЗ-4061 и ЗМЗ-4063.
Система выпуска отработавших газов автомобилей-фургонов Газель с двигателями ЗМЗ-4025, ЗМЗ-4026, ЗМЗ-4061 и ЗМЗ-4063.
Составляющие системы выпуска отработавших газов грузовых автомобилей Газель с двигателями ЗМЗ-402, ЗМЗ-406 и УМЗ-4215.
Система выпуска отработавших газов автомобилей Газель с двигателями ЗМЗ-40522 и ЗМЗ-40524.
Это сделано для исключения возможности попадания отработавших газов через боковую дверь кузова в салон. Кроме того, у фургонов Газель выхлопная труба глушителя более длинная. Ее конец подвешен на раме через резиновое кольцо.
Системы выпуска отработавших газов автомобилей Газель с двигателями ЗМЗ-406, УМЗ-4215 и ЗМЗ-402 отличаются только конструкцией приемных труб, прокладками между ними и выпускным коллектором.
Основным конструктивным отличием системы выпуска автомобилей Газель с двигателями ЗМЗ-40522 и ЗМЗ-40524, оборудованными каталитическим нейтрализатором, является наличие каталитического нейтрализатора и датчика концентрации кислорода (лямбда-зонда).
Особенности конструкции системы выпуска отработавших газов автомобилей Газель.
Глушитель и резонатор не разборной конструкции. Крепятся к раме с помощью кронштейнов на резиновых амортизаторах. Концы труб и патрубки глушителя и резонатора вставлены друг в друга. Их соединения стянуты хомутами и стремянками. Глушитель и резонатор при выходе из строя заменяют целиком.
Проверка и обслуживание системы выпуска отработавших газов заключается в периодическом осмотре труб и глушителей и подтягивании их креплений. О прорыве газов можно судить по усилившемуся звуку выхлопа и следам копоти на наружной поверхности труб и глушителей.
Система рециркуляции отработавших газов на автомобилях Газель с двигателями ЗМЗ-4025, ЗМЗ-4026, особенности устройства.
Двигатели ЗМЗ-4025, ЗМЗ-4026 на автомобилях Газель оборудованы системой рециркуляции отработавших газов. Система рециркуляции отработавших газов состоит из клапана рециркуляции, установленного на выпускном коллекторе, термовакуумного выключателя на головке блока и соединяющих их шлангов.
Система рециркуляции отработавших газов работает на прогретом двигателе (температура охлаждающей жидкости не ниже З5 градусов) при частичных нагрузках. На холостом ходу и при полностью открытых дроссельных заслонках система рециркуляции отработавших газов не работает.
Для того чтобы проверить работу системы рециркуляции отработавших газов, пустите и прогрейте двигатель. Затем, увеличивая частоту вращения коленчатого вала до З000 об/мин, наблюдайте за штоком клапана рециркуляции. Если шток перемещается, система работает нормально. Если шток не перемещается, снимите шланг и закройте отверстие шланга пальцем. А если чувствуется разрежение, нужно заменить клапан. Если разрежения нет, замените термовакуумный выключатель.
Система выпуска отработавших газов на автомобилях Газель и Соболь с двигателем ЗМЗ-40524 состоит из выпускного коллектора двигателя, приемной трубы, нейтрализатора, глушителя с переходной трубой и выхлопной трубы. Нейтрализатор и глушитель имеют неразборную конструкцию и в случае выхода из строя их заменяют новыми. Система выпуска крепится к автомобилю с помощью кронштейнов и эластичных элементов.
Система выпуска отработавших газов на автомобилях Газель и Соболь с двигателем ЗМЗ-40524, причины выхода из строя нейтрализатора отработавших газов.
Выпускной коллектор 4062.1008025-50 двигателя ЗМЗ-40524 отлит из высокопрочного чугуна. Для улучшения очистки цилиндров двигателя от отработавших газов патрубки от 1 и 4, 2 и 3 цилиндров соединены между собой. Это уменьшает влияние работы одного цилиндра на другой и позволяет реализовать эффект настроенного выпуска отработавших газов.
Фланцы коллектора присоединения к головке цилиндров соединены между собой ребрами, что увеличивает жесткость конструкции. К головке блока цилиндров выпускной коллектор крепится через двухслойную стальную прокладку, обеспечивающую высокую надежность соединения.
Выпускной коллектор закрыт стальным штампованным экраном 4062.1008099-20 для уменьшения теплового воздействия на окружающие детали подкапотного пространства автомобиля. Кроме того, он обеспечивает более быстрый прогрев нейтрализатора отработавших газов, что необходимо для приведения его в рабочее состояние.
Каталожные номера узлов и деталей системы выпуска отработавших газов на автомобилях Газель и Соболь с двигателем ЗМЗ-40524 раннего выпуска, и системы впуска воздуха.
Каталитический нейтрализатор системы выпуска отработавших газов на автомобилях Газель и Соболь с двигателем ЗМЗ-40524.
Каталитический нейтрализатор в системе выпуска отработавших газов на автомобилях Газель и Соболь с двигателем ЗМЗ-40524 выполняет функцию экологического фильтра и предназначен для снижения токсичности выбрасываемых в атмосферу отработавших газов. Он очищает выхлопные газы от окиси углерода и углеводородов, и на выходе из него они содержат в основном азот и диоксид углерода.
Срок службы нейтрализатора напрямую зависит от исправности двигателя. Если применяется качественное топливо с соответствующим октановым числом, расход масла в пределах нормы, система зажигания исправна, то он способен работать очень долго. Рабочая температура каталитического нейтрализатора находится в пределах 400-800 градусов. Нельзя допускать попадание на горячий нейтрализатор легковоспламеняющихся веществ и эксплуатировать автомобиль без его защитного экрана.
Причины выхода из строя нейтрализатора системы выпуска отработавших газов на автомобилях Газель и Соболь с двигателем ЗМЗ-40524.
Обычно каталитический нейтрализатор выводят из строя неполадки в системе зажигания, пропуски зажигания или позднее зажигание, когда сгорание части топлива происходит в выхлопной системе. В случае неисправности системы питания топливом или зажигания в нейтрализатор может попадать большое количество не сгоревших углеводородов. В результате чего температура в нем может подняться выше допустимой и он выходит из строя. Поэтому работа двигателя ЗМЗ-40524 на трех цилиндрах недопустима даже короткий промежуток времени.
Разрушает внутреннее содержимое нейтрализатора и топливо в котором используются присадки на основе свинца и марганца. Кроме того оно выводит из строя и датчик содержания кислорода. Этилированый бензин с добавками тетраэтилсвинца для повышения октанового числа может вывести нейтрализатор из строя за одну заправку. Тем же грозит и попадание в камеры сгорания масла или антифриза.
Еще одна из причин выхода из строя нейтрализатора, это нарушения температурного режима выхлопных газов, в результате чего его соты оплавляются. Например повышают температуру горения попавшие в камеру сгорания низкокачественные химические жидкости при промывке топливной системы. Наносят вред нейтрализатору и механические повреждения.
Даже удар небольшой силы может послужит причиной возникновения трещин в его сотах, с последующим их разрушением. Ничего хорошего не принесет и попадание воды на раскаленный до 800 градусов корпус нейтрализатора.
Вред для двигателя ЗМЗ-40524 от неисправного или начавшего разрушаться нейтрализатора отработавших газов.
У неисправного или начавшего разрушаться нейтрализатора, его внутреннее содержимое образовывает керамическую пыль, которая естественным путем может попасть под выпускные клапаны и в цилиндры двигателя, засоряя, нанося им повреждения и способствуя их преждевременному износу.
Забитый или оплавленный внутри нейтрализатор, препятствует нормальному прохождению выхлопных газов через систему выпуска, начиная подпирать их. Внутреннее давление в системе выпуска значительно повышается. Как следствие этого, наносится вред и возникает опасность разрушения прокладок и уплотнений элементов выхлопной системы. А двигатель не развивает полной мощности.
Признаки неисправности нейтрализатора системы выпуска отработавших газов на автомобилях Газель и Соболь с двигателем ЗМЗ-40524.
Внешними признаками свидетельствующими об неисправности или критическом состоянии нейтрализатора системы выпуска отработавших газов могут являться :
— Дребезг из-под днища автомобиля при работающем двигателе.
— Снижение мощности двигателя и как следствие динамики разгона.
— Нестабильность работы двигателя или плавающие обороты в режиме холостого хода.
— Увеличение расхода топлива.
Читайте также: