Выхлопная система в грузовом автомобиле

Выхлопная система в грузовике—комплекс узлов, предназначенных для уменьшения токсичности выхлопных газов, снижения уровня звука, гашения вибраций и защиты водителя с пассажирами от продуктов горения топлива. Ниже рассмотрим, из каких элементов состоит система, по какому принципу работает, для чего нужна, и в каких случаях владельцы делают тюнинг. 

Для чего нужна выхлопная система в грузовом автомобиле

Одно из главных заблуждений, что система выхлопа грузовика нужна только для отвода ОГ от двигателя. Это основная, но не единственная задача системы, которая также выполняет ряд других функций:

• Удаление вредных элементов с выхлопных газов для достижения нужного уровня экологичности и снижения негативного влияния на окружающую среду.
• Уменьшение уровня шума для повышения уровня комфорта внутри кабины.
• Отвод отработавших газов (ОГ) за пределы грузовика и исключение проблемы их попадания в салон.
• Снижение звуковой волны от работы мотора до безопасного уровня.
• Уменьшение расхода горючего.

Важно

Выхлопная система автомобиля выполняет множество задач, обеспечивающих экологичность, работоспособность и комфорт поездки. Это происходит, благодаря комплексному взаимодействию нескольких узлов.

На что влияет выхлопная система

Система отвода выхлопных газов в грузовом или легковом автомобиле как бы «подавляет» мощность двигателя и снижает этот параметр. Это происходит за счет появления множества препятствий на пути ОГ. Задача производителя в том, чтобы добиться нужной экологичности на выходе, но при этом не сильно влиять на параметры мотора.

От правильности работы выхлопной системы зависят и другие параметры:

• Уровень звука и вибраций. В любой подобной системе имеется катализатор, резонатор и глушитель. При наличии пробоины или проблем в любом из этих элементов степень комфорта в салоне снижается. Кроме того, повышаются вибрации в салоне, которые напрямую зависят от степени повреждений.
• Экологичность. Многие автовладельцы в процессе тюнинга выхлопной системы убирают катализатор для повышения мощности. В таком случае степень очистки выхлопных газов снижается.

Ключевое значение имеет и целостность выхлопной системы, ведь при повреждении любого из элементов отработавшие газы будут попадать в салон. Как результат, эксплуатация грузовика становится небезопасной.

Из чего состоит выхлопная система

Конструктивно система выхлопных газов состоит из нескольких элементов, выполняющих функции отвода выхлопа, его очистки и снижения уровня шума. Кратко рассмотрим особенности каждого из элементов.

Приемная труба

Приемная / коллекторная труба — устройство, которое принимает отработавшие газы из силового агрегата и выдерживает максимальную температуру до 600 градусов Цельсия.  При изготовлении этого элемента используется прочный материал, сделанный из огнестойкого металла.

Чаще всего используется обычное железо, но в более дорогих моделях применяется нержавейка. При большом литраже цилиндров может предусматриваться две и более таких труб. Это делается для снижения сопротивления и сохранения высокой мощности двигателя.

Резонатор

В задачу элемента входит выравнивание звуковых волн, что особенно важно для НЧ колебаний. В результате уменьшается уровень вибрации, и повышается комфортабельность поездки. Резонатор имеет вид цилиндра, через который проходят выхлопные газы с разделением общего потока и замедлением его скорости.

При изготовлении этого элемента, как и в случае с приемной трубой, применяется огнестойкий материал. Если убрать резонатор, повышается громкость работы выхлопной системы, увеличивается расход горючего, а сам глушитель быстрее выходит из строя.

Кроме того, двигатель теряет в мощности. В современных автомобилях устанавливаются более совершенные модели, имеющие дополнительную теплоизоляцию. Благодаря ей, кузов автомобиля дополнительно защищен от перегрева.

Глушитель

Отработанный газ после очистки проходит на выходе через глушитель. В задачу этого элемента входит уменьшение уровня звука. Конструктивно узел состоит из следующих компонентов:

• труба, которая соединяет с резонатором;
• сам глушитель;
• выхлопная труба, из которой отработавшие газы выходят в атмосферу;
• наконечник.

Корпус глушителя делается с применением нержавейки, ведь обычная сталь служит не менее шести лет, а нержавеющая — около 15. Внутри глушителя предусмотрено несколько камер со множеством отверстий, обеспечивающих снижение уровня шума. Из глушителя газы переходят в выхлопную трубу.

Количество труб зависит от мощности двигателя и может составлять от одной до четырех. Наконечник может изготавливаться из хромированной стали, что сделано для повышения привлекательности и не несет функциональной нагрузки.

Гофра

Обязательным элементом является гофра выхлопной системы. В ее функции входит создание эластичного соединения и гашение вибраций при работе двигателя. Такой узел нередко называют гофро-элементом, компенсатором и т. д. Применение гофры позволяет уменьшить нагрузку на узлы выхлопной системы и тем самым продлить их срок службы.

В целом, гофра предназначена для решения трех базовых задач:

• Обеспечение эластичного соединения между разными элементами системы выхлопа.
• Снижение вибраций, которые возникают при работе силового узла.
• Уменьшение колебаний, возникающих в момент начала движения автомобиля.

Сажевый фильтр

В задачи элемента входит фильтрация и очистка отработанных газов от вредных элементов. Он применяется на дизельных двигателях и бывает двух типов — закрытого типа и с автоматической очисткой. В первом виде устройства не предусмотрена опция регенерации, а во втором она есть.

Конструктивно сажевый фильтр — это блок, созданный из нержавейки и оборудованный внутри квадратными каналами. Последние с одной стороны открыты, а с другой имеют заглушки, смонтированные в шахматном порядке. Отработавшие газы проходят через поры устройства, а сажа оседает и не попадает в атмосферу. 

Для усиления эффекта на стенках может наноситься вещество-катализатор, предназначенное для удаления СО и других вредных элементов. В современных устройствах могут предусматриваются датчики, контролирующие давление, температуру и кислород.

В случае загрязнения сажевого фильтра происходит падение мощности, из-аз чего двигатель начинает плохо работать или вовсе не заводится. По этой причине во многих устройствах предусмотрена пассивная очистка при температуре около 500 градусов Цельсия, которая происходит в автоматическом режиме.

Соединительные трубы

В задачу элементов входит соединение группы узлов в единую выхлопную систему грузовика. Так, приемная труба ставится между коллектором выпуска и каталитическим нейтрализатором. Для глушителя и резонатора используется средняя труба, повторяющая конфигурацию днища грузовика с учетом расположения иных узлов и элементов ходовой.

Катализатор и лямбда-зонд

В систему отработавших газов также входит еще два важных элемента:

1. Катализатор — снижает негативное воздействие выхлопа из двигателя, выходящего в атмосферу. Это выполняется посредством преобразования опасных газов в менее вредные. Нейтрализаторы бывают восстанавливающими и окислительными. В обоих случаях нейтрализатор — это неразборный элемент, внутри которого много сот со специальным напылением. Сама конструкция изготовлена из огнеупорного материала, способного выдерживать большие температуры. Средний срок службы таких устройств составляет 150 000 км. Главными причинами преждевременной поломки может быть появление ржавчины, оплавление или загрязнение.
2. Лямбда-зонд — датчик, контролирующий объем кислорода в выхлопных газах. По его команде принимается решение о добавлении или уменьшении объема воздуха в горючем при его подаче в камеру сгорания. Устанавливается перед каталитическим нейтрализатором.  По принципу действия бывает узкополосным и широкополосным. Главной особенностью второго варианта является наличие внутри сенсорных и накачивающих ячеек. В остальном принцип действия идентичный. 

Взаимодействие узлов и деталей системы, отвод отработанных газов

Работа выхлопной системы представляет собой взаимодействие многих элементов, а сама схема выхлопной системы функционирует по следующему алгоритму:

• Открытие клапанов выпуска с выходом ОГ с элементами горючего в коллектор выпуска.
• Объединение газов со всех цилиндров в единый поток.
• Прохождение по выхлопной трубе и попадание в датчик кислорода, который фиксирует объем воздуха в газах и дает сигнал в ЭБУ. Последний проводит анализ с дальнейшим обогащением / обеднением топливной смеси.
• Попадание газов в каталитический нейтрализатор с последующим вступлением в реакцию с металлами окислителями / восстановителями. В первом случае применяется платина и палладий, а во втором — родий.
• Выход из катализатора и прохождение второго лямбда-зонда, который контролирует исправность нейтрализатора.
• Поступление очищенных ОГ в резонатор, где происходит их разделение и замедление скорости.
• Переход через глушитель с преобразованием выхлопа и уменьшением звука. От эффективности работы этого элемента зависит тишина в салоне.
• Выход в атмосферу.

В случае с дизельным двигателем грузовика система выхлопа имеет ряд особенностей:

• После выхода из двигателя ОГ направляются к коллектору выпуска и имеют температуру от 500 до 700 градусов Цельсия.
• Далее они направляются в турбокомпрессор, обеспечивающий повышение мощности.
• На следующим этапе отработавшие газы попадают в кислородный датчик, а далее в сажевый фильтр, где удаляются опасные элементы.
• В конце выхлопные газы проходят через глушитель и выбрасываются в воздух.

Для чего тюнингуют выхлопную систему

Один из способов усовершенствовать выхлопную систему — тюнинг основных элементов. Условно он делится на три вида:

1. Аудио. Цель выполнения работы состоит в получении более «серьезного» шума, который приятный на слух и создает ощущение поездки на спортивном авто. Для решения задачи производится замена катализатора на пламегаситель. Также устанавливается прямоточный глушитель. 
2. Видео. Подразумевает улучшение внешнего вида глушителя. Суть тюнинга состоит в установке специальных насадок, что не требует конструктивного вмешательства и больших затрат. Многие автовладельцы делают так называемый «язык дракона», при котором из выхлопной трубы вылетает пламя при нажатии на педаль газа. В таком случае нужно вмешиваться в систему, а сам эффект проявляет себя только при нахождении машины в стационарном положении.
3. Технический. Задача тюнинга состоит в повышении мощности машины на 10-15%. Сама работа может подразумевать замену или удаление некоторых элементов. Минус метода в том, что при таком подходе может увеличиться расход топлива, и часто снижается экологичность. Наиболее грубым способом тюнинга является удаление катализатора. Параллельно вносятся изменение в программу ЭБУ автомобиля во избежание ошибок.

В наиболее сложных случаях происходит комплексный подход, когда проводится сразу три вида тюнинга — аудио, видео и технический. Но такая работа требует больших затрат и привлечения профессионалов.

Заключение

Эволюция и внесение изменений в выхлопную систему неизменно связано с ужесточением стандартов в экологической сфере. К примеру, при внедрении Евро-3 обязательна установка катализатора / сажевого фильтра на бензиновых и дизельных моторах соответственно.

Монтаж пламегасителя считается нарушением законодательства, но многие автовладельцы не боятся последствий и идут на переделку ради повышения мощности и получения звуковых эффектов.Вот почему в случае с тюнингом нужно быть осторожным, чтобы не навредить остальным элементам системы и не попасть на штраф.