Устройство и основные элементы выпускной системы автомобиля

Выпускная система автомобиля отводит отработавшие газы, которые образуются при работе двигателя внутреннего сгорания, снижает их температуру и борется с шумом. Прежде, чем рассказать о том, из чего она состоит, разберемся с источником этого шума и его природой.

Волна за волной

Сегодня на автомобилях доминируют четырехтактные двигатели, где газообмен осуществляется с помощью клапанов. Через впускные в цилиндры попадает свежая порция горючей смеси или воздуха, а выпускные открывают путь на волю отработавшим газам. Наверняка приходилось слышать, как ревет автомобиль с неисправным выпуском? За такую «озвучку» и надо сказать спасибо именно клапанам, причем выпускным.

Представим себе, что вместо привычной выхлопной системы на машине стоит кусок трубы – так называемый «прямоток». При работе мотора клапана всех цилиндров выпускают в трубу порции горячего газа. Работают эти клапаны с высокой частотой, которая зависит от оборотов двигателя. И каждый раз сработавший клапан запускает в трубу волну давления. Эти волны и дают невыносимо громкую озвучку работы мотора. Мало того, они умеют отражаться даже от открытого конца трубы, могут превращаться при переотражениях из волн сжатия в волны разряжения и наоборот, взаимодействуют между собой, гасят или усиливают друг друга. При определенных оборотах и длине трубы, можно и резонанса добиться. Это когда рычит, рычит, а потом как загрохочет…

Со всем этим волновым беспределом и призвана бороться выпускная система. Пройдя через нее газы теряют скорость, давление и остывают с тысячи градусов Цельсия до пятидесяти-шестидесяти. Поднеся руку к выхлопной трубе, мы почувствуем лишь тепло и легкие пульсации газа.

Отметим, что волновые явления в выпускном тракте можно использовать на благо. Правильно рассчитав длину трубы и проверив результат на стенде, удается добиться некоторого повышения мощности двигателя. Происходит это за счет того, что в момент открытия клапана к нему подходит волна разряжения, которая способствует более эффективному удалению отработавших газов из цилиндра. Жаль, что это работает в узком диапазоне оборотов. Стоит добавить или сбросить газ, волновая картина изменится и полезный эффект пропадет. Такая настройка выпуска – удел гоночных автомобилей. А вот на впуске в двигатель этот принцип применяется довольно широко – впускной коллектор переменной длины сегодня не редкость даже на самых простецких двигателях.

Противоречивые требования

Выпускная система должно не только эффективно снижать уровень шума и охлаждать горячие газы. Важно, чтобы она не загромождала выпуск двигателя, создавая повышенное сопротивление и мешая мотору «дышать». Борьба с шумом и низкое сопротивление – требования противоположные. Поэтому разработка и настройка выпуска – непростая инженерная задача и система всегда «съедает» часть мощности. 

Дай волю специалистам по снижению шума, они, наверняка, сделали бы глушитель и резонатор объемом побольше – так проще задушить лишний звук. Но все эти «бочки» должны уместиться в отведенных им местах. Вот и выкручиваются инженеры в заданных рамках.

Элементы системы подвергаются воздействию высокой температуры, влаги, дорожных реагентов и склонны к быстрой коррозии. Обычная сталь не слишком долговечна, но она значительно дешевле, чем нержавейка, которая будет служить много дольше. Оптимальное и самое распространенное на сегодня решение – использование стали с алюмокремниевым покрытием. Она отличается умеренной ценой и достаточной коррозионной стойкостью, хотя и уступает нержавеющим сталям.

От коллектора до трубы

Теперь рассмотрим элементы, из которых состоит выпускная система автомобиля. Начнем сначала, то есть – от двигателя.

• Выпускной коллектор крепится к головке двигателя. Его задача собрать газы от всех цилиндров в единую магистраль. Самая «горячая» часть системы. Изготавливается из чугуна или жаропрочной стали.
• Каталитический нейтрализатор – вообще-то главная часть системы снижения токсичности, но установлен он именно в выпускном тракте и нам его никак не обойти. На современных автомобилях, для быстрого нагрева, установлен сразу за коллектором или даже объединен с ним в единый узел – катколлектор. На более ранних моделях располагался под днищем машины, а к коллектору крепилась приемная труба. Задача нейтрализатора – очистка отработавших газов от образовавшихся в них токсичных веществ.
• Турбокомпрессор тоже напрямую к выпускной системе не относится, но газы то через лопатки турбины проходят, раскручивая колесо компрессора. ТК – очень полезная штука. Он не только повышает характеристики двигателя, но еще и повышает КПД мотора, используя энергию выхлопных газов, которые, в противном случае, просто вылетали бы «в тубу». Кроме того, этот агрегат облегчает дальнейшую работу выпускной системы – газ, потеряв значительную часть энергии, ведет себя после турбины куда «спокойней».
• Сильфон или «гофра» - подвижное соединение, которое компенсирует взаимные перемещения двигателя и системы выпуска, а также тепловые расширения при нагреве.
• Резонатор или дополнительный глушитель – первый борец со звуковыми волнами. За счет специальной конструкции способствует затуханию колебаний давления, о которых мы говорили выше, а также продолжает охлаждать горячий газ.
• Глушитель или глушители (их может быть два, а редко и больше) – окончательно «успокаивает» и охлаждает отработавшие газы. Самый крупный элемент системы, поскольку для эффективной работы глушителю требуется значительный внутренний объем.
• Выхлопная труба. Часто так называют последний отрезок системы выпуска, через который газ выходит в атмосферу. Но иногда выхлопной трубой зовут весь трубопровод, соединяющий элементы системы.

Крепления выхлопной системы отличаются большим разнообразием конструкций. Общее среди них одно – они всегда подвижны и для подвески выпуска обычно применяются резиновые элементы.

TRANSMASTER предлагает выпускные системы из высококачественной алюмокремниевой стали для многих моделей автомобилей, а также нержавеющие детали и комплектующие для ремонта и модернизации выхлопа.