Как работает система выпуска отработавших газов

Конструкция системы выпуска

Основной задачей системы выпуска является эффективный отвод отработавших газов из цилиндров двигателя, снижение их токсичности и уровня шума. Зная, из чего состоит выхлопная система в автомобиле, вы сможете лучше понимать принципы ее работы и причины возможных неполадок. Устройство стандартной выхлопной системы зависит от вида используемого топлива, а также от применяемых экологических стандартов. Выхлопная система может состоять из следующих элементов:

• Выпускной коллектор — выполняет функцию отвода газов и охлаждения (продувки) цилиндров двигателя. Он выполняется из термостойких материалов, поскольку температура выхлопных газов в среднем варьируется от 700°С до 1000°С.
• Приемная труба — представляет собой трубу сложной формы с фланцами для крепления к коллектору или турбонагнетателю.
• (устанавливается в бензиновых двигателях экологического стандарта Евро-2 и выше) — устраняет из отработавших газов наиболее вредные компоненты CH, NOx, СО, преобразуя их в водяной пар, углекислый газ и азот.
• Пламегаситель — устанавливается в системах выпуска отработавших газов автомобилей вместо катализатора или сажевого фильтра (в качестве бюджетной замены). Он предназначен для снижения энергии и температуры потока газов, выходящих из выпускного коллектора. В отличие от катализатора, не снижает количество токсичных компонентов в отработавших газах, а лишь снижает нагрузку на глушители.
• — служит для контроля уровня кислорода в составе отработавших газов. В системе может быть один или два кислородных датчика. На современных двигателях (рядных) с катализатором устанавливается 2 датчика.
• (обязательная часть системы выхлопа дизельного двигателя) — удаляет сажу из выхлопных газов. Может совмещать в себе функции катализатора.
• Резонатор (предварительный глушитель) и основной глушитель — снижают уровень шума выхлопных газов.
• Трубопроводы — соединяют отдельные элементы выхлопной автомобильной системы в единую систему.

Неисправность топливной системы

Под данной неисправностью подразумевается любое нарушение или отказ, вызывающие обеднение или обогащение топливо-воздушной смеси.

Количество воздуха (или кислорода), необходимое и достаточное для полного окисления топлива (в СО2 и Н2О), называется теоретически необходимым количеством воздуха (или кислорода). В среднем для сгорания 1 кг топлива необходимо 14,8 кг воздуха. В действительности эта величина сильно зависит от состава бензина (способа получения) и может колебаться от 13,8 до 15,2.

Количество воздуха, при котором происходит сгорание топлива, может отличаться от теоретически необходимого. В этом случае сгорание происходит с избытком или недостатком воздуха. Для оценки соотношения между топливом и воздухом используется коэффициент избытка воздуха альфа — отношение количества располагаемого для сгорания воздуха к теоретически необходимому.

При альфа 1,0 (избыток воздуха) смесь называется бедной. Многоцилиндровый двигатель может устойчиво работать в диапазоне альфа от 0,5 до 1,15.

Влияние коэффициента избытка воздуха на процесс сгорания и тепловое состояние двигателя даны на рис. 3 и 4.
У карбюраторных авиационных двигателей коэффициент избытка воздуха заключен в пределах 0,70…1,10. Чаще всего двигатели работают на богатой смеси с недостатком воздуха. Объясняется это тем, что двигатель развивает наибольшую мощность при богатой смеси 0,85…0,90. На взлетном режиме смесь обогащается до 0,75…0,80 для снижения рабочих температур головок цилиндров и выпускных клапанов. С уменьшением нагрузки (дросселированием) тепловое состояние двигателя становится менее напряженным, что дает возможность перейти на более бедные смеси. Работа на бедной смеси (1,05…1,10) сопровождается падением мощности (на 4…6%) и увеличением экономичности (на 10…15%) по сравнению с работой на составе смеси, соответствующей максимальной мощности двигателя. У многоцилиндровых двигателей, обычно страдающих неравномерностью распределения топлива по цилиндрам, приходится устанавливать состав смеси по наиболее бедно работающим цилиндрам. В этом случае редко удается обеспечить устойчивую работу при значениях альфа > 1,05 (для всего двигателя). Работа на бедных смесях возможна только при дросселировании, при мощностях порядка 0,6…0,9 номинальной мощности. На режиме малого газа смесь необходимо обогатить до 0,65…0,70 для обеспечения устойчивой работы и улучшения приемистости. Для надежного запуска холодного двигателя требуется еще большее обогащение смеси до 0,45…0,55.

Оптимальный состав топливо-воздушной смеси на всех режимах работы двигателя должен обеспечивать карбюратор. Шесть систем карбюратора:

• поплавковая камера,
• пусковая система,
• система холостого хода,
• промежуточная система,
• система частичной нагрузки,
• система полной нагрузки

отвечают за приготовление топливовоздушной смеси на различных режимах работы двигателя.

Учитывая характеристику карбюратора можно сделать следующие выводы:
1. Небольшое обогащение топливо-воздушной смеси сопровождается уменьшением температуры головки цилиндра и выхлопных газов.
2. Небольшое обеднение топливо-воздушной смеси сопровождается значительным ростом температуры головки цилиндра и выхлопных газов. Наиболее опасно обеднение смеси на режимах 4500…5000 об/мин и 6000…6800 об/мин.
3. Сильное обеднение или обогащение смеси вызывает значительное падение температуры головки цилиндра и выхлопных газов. Т.к. падает скорость сгорания, максимум давления достигается в более поздний момент, что вызывает жесткую работу двигателя.
4. Сильное обеднение смеси (уменьшение подачи топлива) вызывает снижение мощности, происходит самопроизвольное падение оборотов, как правило до 4500 об/мин (наименьший удельный расход топлива).
5. Сильное обеднение или обогащение смеси в одном из цилиндров сопровождается повышенными вибрациями, падением температур данного цилиндра, пропусками зажигания и полным отключением цилиндра.

Основные причины обогащения смеси:
• загрязнения воздушного фильтра,
• нарушение регулировки карбюратора (одной или нескольких систем),
• повышенное давление топлива,
• «тяжелый» воздушный винт.
Основные причины обеднения смеси:
• подсос воздуха в топливную систему или впускной патрубок,
• нарушение регулировки карбюратора (одной или нескольких систем),
• снижение производительности насоса,
• засорение элементов топливной системы,
• неправильная установка крейсерского режима (при движении РУД от высоких оборотов к низким).
• «легкий» воздушный винт.

Причины белого дыма дизельного двигателя

Выхлопная труба дизельного двигателя может выделять белый пар по таким причинам:

• повышенная влажность в глушителе при запуске и прогревании мотора;
• произошло неполное сгорание топлива внутри двигателя. Такое наблюдается не только в неисправном двигателе, но и в мороз;
• антифриз попал в камеру.

Если труба дизельного двигателя выделяет белый пар, то это связано с влажностью внутри глушителя – это вариант нормы. В момент пуска системы вода просто вытекает, а если этого не происходит, остатки выходят после пуска в виде пышных, белых клубков. Водяной пар должен полностью устраниться после достаточного прогревания.

При неполном сгорании топливной смеси, задерживается её воспламенение. Ремонт двигателя требуется не всегда. Неисправность есть, с высокой долей вероятности, если проблема проявляется летом.

Есть и другие неисправности, провоцирующие такие «симптомы» на машинах с дизелем:

• в топливном насосе неисправны плунжерные пары;
• нарушена работа свечей зажигания;
• малое давление внутри цилиндров;
• впрыск в форсунки осуществляется под большим давлением.

Такие изменения могут спровоцировать нарушение угла впрыска горючего в моторе. Момент его воспламенения в цилиндрах задерживается, завести автомобиль становится сложнее даже при прогретом ДВС. Часто наблюдаются подёргивания авто, дизель работает впустую.

Рабочая способность движка заметно снижается, становится сложно разогнаться, это занимает много времени, расход топлива увеличивается, двигатель плохо реагирует на зажим педали газ.

Третья причина, по которой из выхлопной системы может валить дым, опасна для дизелей – попадание антифриза внутрь системы. Вещество, проникшее в цилиндры, провоцирует образование окиси серы, сокращающей работу движка. Чаще всего антифриз попадает в мотор из-за износа прокладки в головке или появления трещин в последнем. В некоторых случаях происходит повреждение прокладки впускного коллектора, тогда охлаждающая жидкость попадает в камеру сгорания через систему впрыска топлива. Если игнорировать проблему, то в будущем может случиться гидроудар мотора.

Автомобилист должен понимать, что проблему нужно выявить вовремя, иначе случится гидроудар. Возможно, нарушение работы шатунов и тогда появится необходимость в капитальном восстановлении двигателя.

Влияние выхлопных газов на здоровье человека

Высокая концентрация вредных веществ, содержащихся в выхлопах автомобилей, в атмосфере представляет серьезную опасность для здоровья. Одним из самых быстродействующих и наиболее опасных компонентов автомобильных выхлопов является угарный газ. Он не имеет вкуса и запаха, а при высокой концентрации в замкнутом объеме вызывает тошноту, головокружение, удушье, обмороки и смерть.

Долгое время в качестве автомобильного топлива использовался этилированный бензин, в продуктах его сгорания присутствовал свинец. Этот опасный для человека элемент способен накапливаться в организме. Сейчас этот металл исключен из состава бензина, но за время применения этилированного бензина, свинец мог серьезно повлиять на здоровье жителей крупных городов.

При нагревании углеводородов под воздействием прямых солнечных лучей они окисляются и при вдыхании вызывают раздражение слизистых оболочек глаз и обострение хронических заболеваний дыхательной системы.

Сажа и бензипрен, накапливаясь в организме человека, способны вызвать появление опухолей, в том числе и недоброкачественных.

При классификации веществ, вырабатывающихся в процессе сгорания автомобильного топлива, по степени опасности для человека выделяют 6 основных групп:

1. Безопасные.
   К ним относятся азот и его соединения, водород и водяные пары, кислород, углекислый газ и другие элементы земной атмосферы.
2. Оксид углерода или угарный газ.
   Наиболее опасная составляющая отходящих газов, он способен вызвать отравление и привести к смерти от сильнейшего удушья.
3. Оксид и диоксид азота.
   Эти вещества считаются более опасными чем угарный газ, при длительном воздействии данных газов даже в небольшой концентрации можно заболеть астмой, получить отек легких или хронический бронхит, а также они способствуют развитию заболеваний пищеварительной, сердечно-сосудистой и нервной систем.
4. Углеводородные соединения.
   В эту группу входит множество органических соединений, большинство из которых ядовиты, вредны для сердечно-сосудистой системы или приводят к возникновению опухолей.
5. Альдегиды.
   Вызывают раздражение слизистых оболочек, приводят к заболеваниям дыхательных путей и убивают нервные клетки.
6. Сажа и мелкодисперсные элементы
   Кроме непосредственного влияния на дыхательные пути и кровеносные сосуды способны впитывать в себя вредные вещества и способствовать их накоплению в организме.

Что такое обратное давление выхлопных газов, и насколько оно влияет на мощность?

Умудренные опытом автомеханики говорят, что высокое обратное давление выхлопных газов – это плохо. Если вы хотите сохранить максимальную мощность, то должны минимизировать обратное давление выхлопных газов*.

* Немного теории. Противодавление (обратное давление) на выхлопе является давлением, противоположенным току газов из камеры сгорания вдоль по ограниченному пространству трубы (в данном случае автомобильной). Часто причиной появления противодавления являются неровные поверхности стенок выхлопной трубы, препятствия или закругления в ней.

Обратное давление, вызванное установленной выхлопной системой (состоящей из выпускного коллектора, каталитического нейтрализатора, глушителя и соединительных труб) автомобильного четырехтактного двигателя, негативно влияет на эффективность работы двигателя, что приводит к снижению выходной мощности и должно быть компенсировано увеличением расхода топлива.

Немного практики. Возьмем автомобиль с очень «свободно дышащей» выхлопной системой: специальный гоночный автомобиль – драгстэр.

В выхлопной системе этого гоночного аппарата на каждом цилиндре применяется отдельная выхлопная труба. Длина каждой выхлопной трубы не превышает 1 метра, и служат они исключительно для управления потоком выхлопных газов, направляя их вверх и в сторону от двигателя и кузова автомобиля в процессе заезда, используя силу выхлопа для создания небольшого количества дополнительной прижимной силы для повышения тяги.

И вроде бы все в этом гоночном болиде ладно сделано и хорошо скроено, но есть одна противоречивая теория, которую время от времени озвучивают как на форумах Рунета, так и на зарубежных ресурсах, посвященных автомобилям. Главный посыл теоретической мысли – нехватка обратного давления в системе отрицательно влияет на мощность. Иными словами, если у вашего автомобиля в выхлопной системе слишком свободный ток выхлопных газов, это может фактически уменьшить выходную мощность.

К счастью, Джейсон Фенске с YouTube объяснил, что в данном случае хорошо, а что не очень.

Главная задача состоит в подборе труб системы правильной длины, от стенок которых волны выхлопных газов будут вовремя отражаться для возврата части энергии обратно, например к тому же цилиндру, во время открытия выпускного клапана, что позволит лучше очистить камеру сгорания от продуктов распада топлива. Буквально провентилировать ее изнутри.

Помимо этого, расчеты инженеров устремляются в сторону создания зон пониженного давления в трубах коллектора – другими словами, вакуума при помощи противодавления. Этот частичный вакуум может фактически высасывать выхлопные газы из цилиндра. Правильно спроектированная система выхлопа увеличивает этот эффект в широком диапазоне оборотов, эффективно очищая цилиндры от отработанных выхлопных газов при помощи точно настроенной формы выхлопной системы.

Двигатель, в котором лучше очищаются цилиндры, будет выдавать большую мощность, будет работать эффективнее, экологичнее и экономичнее. Без верно настроенных труб выхлопа, которые будут правильным образом распределять волны обратного давления, этого добиться будет крайне сложно, и отсюда неминуема потеря мощности.

Тем, кому интересно узнать больше нюансов, можно посмотреть видео, предварительно включив субтитры и выбрав перевод на русский в меню «Настройки» (шестеренка в правом нижнем углу видео).

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:

Помощь при отравлении

Обезопасить от возникновения осложнений поможет своевременная помощь, проводимая в домашних условиях до приезда машины скорой помощи. Основное лечение проводится в медицинском учреждении.

Первая помощь

Для спасения жизни пострадавшего человека срочно надо предпринять следующие меры, предупредить развитие осложнений:

Позвонить в больницу, вызвать машину скорой помощи. Устранить источник выхлопных газов (выключить двигатель). Не стоит забывать, что, входя в помещение, прикладываем влажную тряпочку к лицу. Вытащить человека на открытое пространство

Применить нашатырный спирт осторожно, чтобы не вызвать повреждение слизистой носоглотки

1. При отсутствии пульса провести мероприятие по искусственной вентиляции лёгких, непрямому массажу сердца.
2. Простимулировать кровообращение растиранием грудной клетки.
3. Если развился рвотный рефлекс, перевернуть человека на бок.
4. Привести в чувство, придать положение полусидя для пострадавшего.

Медицинская помощь

В больнице в условиях стационара пострадавшему проведут дополнительные меры по восстановлению организма. Лечение может включать:

• Применение препаратов из цикла сердечных лекарств; дополнительное назначение (борьба с отёчностью, помощь в интенсивном выведении вредных веществ – мочегонное средство).
• Введение глюкозы, в начале поступления больного используют 10% хлорид Ca.
• Поможет восстановить работу дыхательной системы аппарат искусственной вентиляции лёгких.
• Проведение процедуры гемосорбции.
• При нормализации состояния слизистой оболочки дыхательных путей назначают растворы на основе глюкозы и соли.
• В профилактических целях врач назначит курс антибиотиков.
• Наличие осложненных форм заболеваний сердечно-сосудистой системы является прямым показанием к медикаментозному лечению.

Длительность курса лечения зависит от степени поражения организма выхлопными газами. По окончанию рекомендуется посещение санаториев и курортов.

Сегодня автомобильным транспортом наносится серьёзный вред окружающей среде. Переход на экологический вид топлива пока не представляется повсеместно возможным. Значит, остается соблюдать технику безопасности при работе в гараже, мастерских и просто меньше находиться вблизи работающего автомобиля.

источник

Симптомы утечек в выхлопной системе

Нарушение герметичности автомобильной системы выхлопа можно определить по некоторым совершенно конкретным признакам:

1. Во-первых, резкий свист, щелчки во время работы двигателя свидетельствуют о появлении протечек. Это подтверждает обгорание, обесцвечивание краски на местах подсоединения к головке блока цилиндров выпускного коллектора. Кроме того, о нарушениях герметичности свидетельствуют обожженные провода высоковольтных проводов.
2. Во-вторых, на прокладку выпускного коллектора при запуске двигателя постоянно оказывается давление. В результате через какое-то время здесь могут образовываться небольшие протечки из-за механического износа эластомера. Проблемное место можно обнаружить визуально в местах подсоединения системы выпуска на головке блока цилиндров.
3. В-третьих, о проблемах будут свидетельствовать вибрации, которые водитель будет ощущать через рулевое колесо, педали, сиденье. Это происходит из-за образования ржавчины внутри выхлопных труб. Зачастую такое явление характеризует автомобили, которые используются для редких коротких поездок. При такой эксплуатации трубопровод не успевает нормально прогреваться, поэтому конденсат внутри не испаряется, провоцируя процессы коррозии. Таким образом, появление вибраций, потеря мощности является поводом для серьезной проверки системы выхлопа.
4. В-четвертых, если на высоких скоростях проявляется снижение мощности мотора, увеличивается расход топлива, то это свидетельствует о проблемах с выхлопной системой. При наличии утечек в глушителе увеличивается нагрузка на работающий силовой агрегат, поэтому бензина или солярки расходуется гораздо больше. Появление необходимости в более частых заправках свидетельствует о проблеме с выхлопной системой.

Устройство глушителя автомобиля

Конструкция и устройство глушителя практически всех моделей автомобилей от различных производителей не отличаются между собой. Она проста и тем не менее эффективна.

Приёмная труба

Именно она принимает первая раскалённые отработанные газы из камеры сгорания мотора. Очень часто их температура может достигать 1000 градусов.

Именно поэтому приёмная труба изготавливается из тугоплавких материалов устойчивых к высоким температурам. Как правило, производители автомобилей используют сплав чугуна и стали

Передний глушитель

Он ещё называется резонатором, так как поглощает звуки, издаваемые проходящими через него выхлопными газами автомобиля. Кроме всего прочего, он минимизирует вибрацию, снижая скорость прохождения газов.

Именно передний глушитель снижает шумность транспортного средства, принимая на себя основной удар поступающих с высокой скоростью раскалённых газов от сгораемого топлива

Задний глушитель

Окончательно снижает шумность работы машины и отводит в окружающую среду выхлопные газы. Их температура снижается до минимального безопасного уровня.

Амортизаторы

Датчик измеряет остаточное количество кислорода в отработавших газах и при помощи компьютера регулируется количество подаваемого топлива для получения оптимальной рабочей смеси. Катализатор в паре с лямбда-зондом позволяют не только уменьшить выброс вредных веществ в атмосферу, но и обеспечивают меньший расход топлива, улучшают эффективность работы двигателя. При выходе из строя лямбда-зонда (появятся признаки неисправного лямбда зонда) возможны различные пропорции топлива и воздуха в топливовоздушной смеси: обогащенная либо обедненная.

И та и другая уничтожают катализатор, первая – за счет большого содержания углеводородов, вторая приводит к его перегреву. Катализатор и лямбда-зонд очень чувствительны к качеству топлива. Заливать в топливные баки автомобилей, в выхлопной системе которых находится катализатор необходимо исключительно неэтилированный бензин.Основными составляющими выхлопной системы на сегодняшний день являются: коллектор, каталитический нейтрализатор (катализатор), лямбда-зонд (кислородный датчик), глушитель и соединительные трубы. Коллектор служит для вывода отработавших газов из цилиндров двигателя и объединения их в один поток. После открытия выпускного клапана, в коллекторе образуется зона пониженного давления, перемещающаяся по трубе до тех пор, пока она не ударится о препятствие, которым служит место соединения труб, и отражается в обратном направлении, в сторону следующего цилиндра.

За счет длин труб достигается момент, когда зона пониженного давления оказывается у следующего выпускного клапана в момент его открытия. Такое разряжение позволяет лучшим образом наполнять цилиндр новой топливовоздушной смесью.

Предел для двигателя я думаю начинается после 900-950 градусов, если двигатель подготовлен (заменены клапана) то наверно предел еще выше Давайте уважать друг другакорч Toyota MarkII GT Four 10,474 секкомфортные перемещения GX470 газ

• 25.01.2006 12:19 #3 бедная смесь, высокая температура горения, плавятся поршни, так же прет детонация, может развалится. говорят до 800-850С еще ниче. дальше приехали. S15 spec R http://www.brn-gt-club.ruhttp://www.kels.ru
• 25.01.2006 12:38 #4 До 900 градусов — нормально. Если выше — стоит задуматься. Так же температыра выхлопа может повыситься если зажигание позднее и смесь догорает в выпускном коллекторе.

  С уважениемАндрей

• 25.01.2006 14:26 #5 тогда вопрос насколько сильно обедняется смесь если я поднимаю давление до килограмма на родных мозгах с родными топливными картами.

Виды термоленты

Как и большинство деталей, купленных в наших магазинах или в сети, термолента делится на две большие группы: хорошая термолента и откровенная дрянь, за которую берут деньги бессовестные продавцы термотряпок. Такие ленты выгорают даже при температуре до 500 градусов, а то какие запахи они излучают, не приснится и во сне. Причем избавиться от запаха потом гораздо сложнее, чем от термоленты. Поскольку запах горелой термоленты плохого качества рекламируется не так широко, то мало кто о нем и догадывается.

А вообще выпускают термоленту разной ширины и цвета. Бронзовая термолента чаще всего применяется в автомобилях с более высокой температурой коллектора, а черные и белые — на усмотрение покупателя. Также вместе с термолентой можно купить и термокраску для придания детали более законченного вида. В комплекте с термолентой должны идти специальные металлические хомуты, которыми лента прижимается к глушителю или к коллектору.