Дыхательная система автомобиля

Продолжая тему о составляющих начинку автомобиля, доходим до дыхания транспортного средства, то есть до выхлопных систем. За чистоту вдыхаемого воздуха и охлаждения двигателя отвечает воздушный фильтр, а что препятствует выдоху, следует разобраться. Итак, начнем.

Выпускной коллектор из жаропрочного чугуна принимает на себя огромную горячую нагрузку, ее температура составляет порядка 1300°C. Раньше трубы, отводящие выхлопные газы из цилиндров, соединялись в одну, тем самым образовывая «штаны». Но время идет, и машины модернизируются, поэтому большое распространение получила другая схема соединения – трубы сначала соединяются попарно, а потом воедино. Это все обусловлено волновыми колебаниями движущихся газов.

Если подходить к этому вопросу грамотно, то можно с помощью этих соединений добиться улучшения характеристик двигателя. Поклонникам тюнинга, например, по нраву «пауки» – это выпускные коллекторы. Тюнеры индивидуально и кропотливо подбирают форму, ширину, а также длину каждой трубы. Выхлопные трубы требуется крепить жестко к двигателю.

Но тут встает другой вопрос: как застраховать остальные части выпускной системы от вибрации? На помощь механикам чаще всего приходит виброизолирующая муфта, которая называется сильфон. Она представляет собой гибкий металлический шланг, закрытый снаружи плетеной стальной оболочкой, и не позволяет нейтрализатору и глушителям вибрировать при работающем двигателе.

В борьбе за чистоту выхлопа совсем недавно в выхлопные системы начали устанавливать каталитические нейтрализаторы. В недалеком 1993 году его обязали ставить в Европе на все автомобили с бензиновыми двигателями. Тяжела их участь: им приходится преобразовывать токсичные выхлопные газы, такие как СО, CnHm и NОx, в менее вредные CO2, H2O и N2.

Чтобы достичь этого, корпус из нержавеющей стали заполняют подушкой из керамического фиброфетра, которая состоит из волокон силиката алюминия и частиц слюды, или блоком из металлической фольги толщиной 0,05 миллиметра. Подушка выходит, конечно, дешевле, но она недолговечна. Например, при ударе о камень или при резком скачке температур керамический наполнитель имеет свойство разрушаться и полностью закупоривать выхлопной канал, а дорогостоящий металлический наполнитель будет работать если не вечно, то значительно долго.

«Наполнитель в выхлопной системе нужен для того, чтобы быть носителем для катализаторов, которые составляют его покрытие. Они изготавливаются в основном из благородных металлов, таких как платина, палладий и родий. С их помощью выхлопные газы оперативно доходят до безопасного состояния. Некоторое время назад нейтрализатор устанавливали отдельно, а сейчас его все чаще встраивают в сам коллектор, приспосабливая его как можно ближе к цилиндрам. Это делается для того, чтобы быстрее прогреваться до рабочей температуры – примерно 700°C. Стоит также отметить, что именно благодаря ему двигатели становятся пригодны для экологических норм "Евро-4"», – дал экспертную оценку автомеханик с 20-летним стажем Вячеслав Рачков.

Непосредственно перед нейтрализатором вставляют кислородный датчик, другое его название – лямбда-зонд. Этот датчик обязан замерять количество кислорода в отработанных газах. Он сравнивает это количество с окружающим воздухом и сигнализирует блоку управления двигателем, чтобы тот в свою очередь корректировал подачу топлива. Все эти процедуры необходимы для поддержания требуемого состава смеси, которая поступает в камеры сгорания. Но если соотношение изменится, то эффективность работы нейтрализатора резко снизится, да и сам он в скором времени сломается. Поэтому лямбда-зонд неусыпно следит за качественным выхлопом.

Чтобы достичь нужного уровня тишины, в выпускную систему устанавливали, как правило, три глушителя разного размера. Сейчас их количество уменьшили до двух. Первый выполняет самую грязную работу. Он называется резонатор, а второй больше размером, да и по конструкции несколько отличается – непосредственно сам глушитель. Условия его работы тоже не из легких – нагрев от выхлопных газов сочетается с холодным воздухом, водой и снегом, поэтому в глушителе оседает конденсат. Также производители уделяют большое внимание антикоррозийке.

Корпуса глушителей чаще всего производят из нержавеющей стали, но так как цена на них высока, то ее применяют лишь на дорогих автомобилях. От обыкновенной стали разработчики почти отказались из-за того, что глушители очень быстро выходят из работоспособного состояния. Все чаще стали встречаться стальные корпуса, покрытые алюминием. Цена на них немного выше, а устойчивость к коррозии гораздо выше.

У реактивных выпускных систем, то есть резонаторных, корпуса все больше становятся обладателями двойных стенок, между которыми проложен теплоизолирующий слой для максимальной защиты кузова от нагрева попутно и от шума. Эти устройства представляют из себя перфорированную трубу, по кругу которой находятся несколько камер. Газы, проходящие по трубе и камерам, теряют скорость и давление. Для этого и делают большое количество камер. И чем их больше, тем эффективнее поглощение шума.

Сквозь корпус однокамерного шумопоглощающего глушителя пролегает перфорированная труба с заполненным пространством. Раньше в качестве наполнителя использовали натуральную шерсть, а сейчас заменили ее длинноволокнистой минеральной ватой, в основе которой лежит базальт или силикат. В современных машинах тяжело найти ставший классикой резонатор и абсорбционный, то есть шумопоглощающий, глушитель. Все чаще их сочетают в единое целое – корпус комбинированного лабиринтного узла делят на две части, одна из которых играет роль резонатора, а другая – шумопоглотителя.

Другое дело – спортивные и тюнингованные автомобили. И те и другие легко обходятся без нейтрализатора и лабиринтного глушителя. На гоночные машины устанавливают узлы, которые создают минимальное сопротивление на пути горячих газов. Дикий рев двигателя с прямоточным глушителем – это и есть отсутствие всех препятствий.

Устройство выпускных систем не менялось с тех пор, как в использование ввели каталитические нейтрализаторы. Это не означает, что идеал выхлопной системы был достигнут. Инженерам-разработчикам нужно еще больше внимания уделять экологичности, ведь выхлоп должен быть максимально чистым, чтобы люди могли спокойно дышать свежим воздухом.