Выхлопная система

Выпускной коллектор ( хромированный ) на двигатель автомобиля

Выхлопная система используется для отвода реакционных выхлопных газов от контролируемого сгорания внутри двигателя или печи . Вся система выводит отработавшие газы из двигателя и включает в себя одну или несколько выхлопных труб . В зависимости от общей конструкции системы выхлопные газы могут проходить через одно или несколько из следующих мест:

• Головка блока цилиндров и выпускной коллектор
• Турбокомпрессор для увеличения мощности двигателя.
• Каталитический нейтрализатор для снижения загрязнения воздуха .
• Глушитель (Великобритания/Индия ) (Северная Америка)/ глушитель для снижения шума .

Критерии проектирования

Выхлопная система Опель Корса Б 1.2 бензин

Выхлопная труба должна быть тщательно спроектирована так, чтобы отводить токсичные и вредные газы от пользователей машины. Внутренние генераторы и печи могут быстро заполнить закрытое пространство ядовитыми выхлопными газами, такими как углеводороды , окись углерода и оксиды азота , если они не выведены должным образом на улицу. Кроме того, газы большинства машин обжигающие; труба должна быть термостойкой и не должна проходить сквозь или рядом с чем-либо, что может сгореть или повредиться под воздействием тепла. Дымоход – это вытяжная труба в стационарной конструкции. Для двигателя внутреннего сгорания важно «настроить» выхлопную систему (см. « Настроенный выхлоп ») для достижения оптимальной эффективности. Кроме того, это должно соответствовать нормам законодательства каждой страны. В Китае — Китай 5; В европейских странах 5 ЕВРО; В Индии БС-4 и т.д.,

Мотоциклы

Выхлопная труба и глушитель (глушитель) на Ducati Monster мотоцикле

В большинстве мотоциклов вся или большая часть выхлопной системы видна и может быть хромирована для отображения. Выхлопные системы послепродажного обслуживания могут быть изготовлены из стали, алюминия, титана или углеродного волокна.

Выхлопные системы мотоциклов бывают разных видов в зависимости от типа двигателя и его предполагаемого использования. Двухцилиндровый велосипед может иметь независимые выхлопные секции, как это видно на Kawasaki EX250 (также известном как Ninja 250 в США или GPX 250), или одну выхлопную секцию, известную как «два в одном» (2-в-одном). 1). Четырехцилиндровые машины, суперспортивные мотоциклы, такие как серия ZX от Kawasaki, Honda серия CBR от Yamaha , серия YZF от , получившая в последнее время названия R6 и R1, а также GSX-R от Suzuki , часто имеют двойную выхлопную систему. «Полную систему» ​​можно купить как аксессуар на вторичном рынке, также называемый 4-2-1 или 4–1, в зависимости от ее компоновки. Раньше эти мотоциклы в стандартной комплектации поставлялись с одним глушителем. Эта практика продолжалась до начала 2000-х годов, когда правила ЕС по шуму и загрязнению окружающей среды фактически вынудили компании использовать другие методы для повышения производительности мотоцикла.

Грузовики

Во многих грузовых автомобилях видна . вся или большая часть выхлопной системы, часто с вертикальной выхлопной трубой Обычно в таких грузовиках глушитель окружен перфорированной металлической оболочкой, чтобы избежать ожогов людей от прикосновения к горячему глушителю. Эта оболочка может быть хромированной для демонстрации. Часть трубы между двигателем и глушителем часто представляет собой гибкий металлический промышленный воздуховод, который помогает избежать передачи вибрации от двигателя в выхлопную систему. Иногда большая выхлопная труба дизельного двигателя располагается вертикально, чтобы отводить горячий токсичный газ подальше от людей; в таких случаях на конце выхлопной трубы часто имеется откидная металлическая заслонка, предотвращающая попадание внутрь мусора, птиц и дождевой воды.

Раньше выхлопные системы в грузовиков Британии обычно находились вне поля зрения под шасси.

Двухтактные двигатели

В двухтактном двигателе , например, используемом на мотоциклах для бездорожья , выпуклость в выхлопной трубе, известная как расширительная камера, использует давление выхлопных газов для создания насоса , который сжимает больше воздуха и топлива в цилиндр во время такта впуска. Это обеспечивает большую мощность и топливную экономичность. См. Эффект Каденаси .

Судовые двигатели

С бортовым дизельным или бензиновым (бензиновым) двигателем в нижней палубе морских судов:

• Утепление выхлопной трубы предотвращает перегрев машинного отделения, где люди должны работать для обслуживания двигателя.
• Подача воды в выхлопную трубу охлаждает выхлопные газы и, таким образом, уменьшает противодавление в цилиндрах двигателя. В морской эксплуатации выпускной коллектор часто является неотъемлемой частью теплообменника, который позволяет морской воде охлаждать замкнутую систему пресной воды, циркулирующей внутри двигателя.

Подвесные моторы

В подвесных моторах выхлопная система обычно представляет собой вертикальный проход через конструкцию двигателя, а для уменьшения шума на суше она выдувается под водой, иногда через середину гребного винта.

Терминология

Коллектор или заголовок

Выпускной коллектор послепродажного обслуживания

В большинстве серийных двигателей коллектор представляет собой узел, предназначенный для сбора выхлопных газов из двух и более цилиндров в одну трубу. В автомобилях серийного производства коллекторы часто изготавливаются из чугуна . Они могут иметь конструктивные особенности, позволяющие экономить материалы, например, использовать наименьшее количество металла, занимать наименьшее необходимое пространство или иметь самые низкие производственные затраты. Эти конструктивные ограничения часто приводят к тому, что экономически эффективная конструкция не обеспечивает наиболее эффективную работу по выводу газов из двигателя. Неэффективность обычно возникает из-за особенностей двигателя внутреннего сгорания и его цилиндров. Поскольку цилиндры срабатывают в разное время, выхлопные газы покидают их в разное время, и волны давления газа, выходящего из одного цилиндра, могут не полностью выходить через выхлопную систему, когда приходит другой. Это создает противодавление и сужение в выхлопной системе двигателя, ограничивая фактические возможности двигателя.

Независимо от отрицательных качеств конфигураций выхлопных отверстий из стальных трубок, инженеры, проектирующие компоненты двигателя, выбирают обычные чугунные выпускные коллекторы, поскольку они обладают положительными качествами, такими как набор свойств управления теплом и превосходящая долговечность по сравнению с любым другим типом конструкции выхлопных отверстий.

Заголовок . — это коллектор, специально разработанный для повышения производительности Во время проектирования инженеры создают коллектор без учета веса и стоимости, а вместо этого обеспечивают оптимальный поток выхлопных газов. Благодаря такой конструкции коллектор более эффективно удаляет выхлопные газы из цилиндров. Коллекторы обычно представляют собой круглые стальные трубы с изгибами и складками, рассчитанными так, чтобы пути от выпускного отверстия каждого цилиндра к общему выпускному отверстию были одинаковой длины и соединены под узкими углами, чтобы стимулировать волны давления течь через выпускное отверстие, а не обратно к другим цилиндрам. В наборе настроенных коллекторов длина труб тщательно рассчитана для увеличения потока выхлопных газов в определенном диапазоне оборотов двигателя в минуту .

Распространенным методом увеличения выходной мощности двигателя является использование модернизированных коллекторов. Увеличенная выходная мощность часто обусловлена ​​увеличением площади поперечного сечения труб (уменьшением сопротивления выхлопным газам) и расчетом длины труб таким образом, чтобы волна давления способствовала удалению выхлопных газов . Для рядных четырехцилиндровых двигателей и двигателей V8 выпускные коллекторы обычно имеют либо конструкцию 4-2-1 (когда четыре трубы сливаются в две с последующим отдельным объединением этих двух труб в одну), либо конструкцию 4-1 (где четыре трубы непосредственно сливаются в одну).

Заголовки обычно производятся автомобильными компаниями, занимающимися послепродажным обслуживанием , но иногда их можно купить в отделе высокопроизводительных запчастей автосалонов . Как правило, большинство энтузиастов производительности автомобилей покупают коллекторы на вторичном рынке, изготовленные компаниями, специализирующимися исключительно на производстве надежных, экономичных и хорошо спроектированных коллекторов специально для своих автомобилей. Заголовки также могут быть изготовлены по индивидуальному заказу в специализированном магазине. Из-за современных материалов, из которых изготовлены некоторые коллекторы послепродажного обслуживания, это может быть дорого. Выхлопная система может быть изготовлена ​​по индивидуальному заказу для многих автомобилей и, как правило, не зависит от двигателя или конструкции автомобиля, за исключением необходимости надлежащего надежного соединения с двигателем. Обычно это достигается путем правильного определения размера на этапе проектирования и выбора подходящего типа и размера прокладки для двигателя.

Каталитический нейтрализатор

Некоторые системы (так называемые системы без катушек или системы без катушек ) исключают каталитический нейтрализатор. Наличие каталитического нейтрализатора является требованием законодательства США. Преобразователи нельзя снимать с автомобиля, который используется только для езды по бездорожью в США. Основное назначение каталитического нейтрализатора на автомобиле – снижение вредных выбросов углеводородов, угарного газа и оксидов азота в атмосферу. Они работают путем преобразования загрязненных компонентов выхлопных газов в воду и углекислый газ. Существует температура зажигания, начиная с которой каталитические нейтрализаторы начинают работать эффективно и исправно.

Каталитические нейтрализаторы могут вызвать противодавление, если они засорены или не рассчитаны на требуемый расход. В таких ситуациях модернизация или удаление каталитического нейтрализатора может увеличить мощность на высоких оборотах. Однако каталитический нейтрализатор жизненно важен для систем контроля выбросов автомобиля. Поэтому нестандартное изделие может привести к тому, что автомобиль станет непригоден для эксплуатации.

Трубопроводы

Трубопровод, соединяющий все отдельные компоненты выхлопной системы, называется выхлопной трубой. Если диаметр слишком мал, мощность на высоких оборотах будет снижена. Слишком большой диаметр трубопровода может снизить крутящий момент на низких оборотах и ​​привести к тому, что выхлопная система окажется ниже земли, что увеличит риск ее удара и повреждения во время движения автомобиля.

На автомобилях с двумя комплектами выхлопных труб для соединения двух труб часто используется перемычка. Типичными конструкциями перекрестных труб являются перпендикулярные трубы («Н-пайпы» из-за их формы) или угловые трубы, которые медленно сливаются и разделяются («Х-пайпы»).

Глушитель

Глушитель установлен в автомобиле (вид сзади на глушитель)

оригинального оборудования Глушители обычно снижают уровень шума из выхлопной трубы за счет отражения звуковых волн от задней, передней и боковых сторон глушителя. Они разработаны с учетом максимально допустимого уровня шума, требуемого государственными постановлениями. Однако некоторые глушители оригинального оборудования являются существенным источником противодавления.

Глушители Glasspack (также называемые «пушками» или «хот-догами») представляют собой глушители прямоточной конструкции, состоящие из внутренней перфорированной трубки, внешней сплошной трубки и звукоизоляции из стекловолокна между двумя трубками. Они часто имеют меньшее противодавление, чем глушители оригинального оборудования, но относительно неэффективны для снижения уровня шума. Другим распространенным типом глушителя является камерный глушитель, который состоит из ряда концентрических или эксцентричных труб внутри полости расширительной камеры. Эти трубы позволяют звуку проникать в них и заставляют звуковые волны отражаться от закрытых плоских концов трубы. Эти отражения частично нейтрализуют друг друга, снижая уровень звука.

Резонаторы — это секции труб, которые расширяются до большего диаметра и позволяют звуковым волнам отражаться от стенок и гаситься, снижая уровень шума. Резонаторы могут использоваться внутри глушителей или как отдельные компоненты выхлопной системы.

Выхлопная труба и выхлоп

У Corvette C7 четыре выхлопных трубы.

У грузовиков иногда глушитель располагается крест-накрест под передней частью кабины, и его выхлопная труба дует вбок в сторону (правая сторона при левостороннем движении , левая сторона при правостороннем движении ). Сторона легкового автомобиля, с которой выхлопные трубы выходят под задний бампер, обычно указывает на рынок, для которого автомобиль был разработан, т. е. японские (и некоторые старые британские) автомобили имеют выхлопные трубы справа, поэтому в некоторых странах они расположены дальше всего от обочины. левостороннее движение, а у европейских автомобилей выхлоп слева.

Конец конечной длины выхлопной трубы, где она выходит на открытый воздух, обычно единственная видимая часть части выхлопной системы на транспортном средстве, часто заканчивается прямым или наклонным срезом, но может включать декоративный наконечник. Наконечник иногда хромируется . Часто он имеет трубу большего размера, чем остальная часть выхлопной системы. Это приводит к окончательному снижению давления и иногда используется для улучшения внешнего вида автомобиля.

В конце 1950-х годов в США у производителей появилась мода в дизайне автомобилей: делать задний бампер с отверстиями на каждом конце, через которые проходила выхлопная система. Две розетки символизировали двигатели V8. Такой конструкцией оснащались многие дорогие автомобили (Cadillac, Lincoln, Imperial, Packard). Одним из оправданий этого было то, что роскошные автомобили в те времена имели такой удлиненный задний свес, что выхлопная труба царапала землю, когда автомобиль пересекал пандусы. Мода сошла на нет после того, как покупатели отметили, что задняя часть автомобиля представляет собой зону низкого давления, собирающую сажу из выхлопа, а ее кислотное содержание въедается в хромированный задний бампер.

Когда автобус , грузовик , трактор или экскаватор имеет вертикальную выхлопную трубу (называемую дымовой трубой или трубой за кабиной ), иногда ее конец изогнут или имеет откидную крышку, которую поток газа сдувает в сторону, чтобы попытаться предотвратить попадание в выхлопную трубу посторонних предметов (в том числе фекалий птицы, сидевшей на выхлопной трубе, когда автомобиль не используется).

В некоторых грузовиках, когда глушитель (глушитель) расположен под шасси спереди назад, конец выхлопной трубы поворачивается и дует вниз. Это защищает тех, кто находится рядом со стоящим грузовиком, от прямого потока выхлопных газов, но часто поднимает пыль при движении по сухой, пыльной поверхности, например, на строительной площадке .

Озерные трубы

Вследствие проблемного характера адаптации выхлопных труб большого диаметра к ходовой части транспортных средств с лестничной или рамной архитектурой шасси с подвесками измененной геометрии, озерные трубы превратились в архетип выхлопных систем автомобилей с передним расположением двигателя, созданный специалисты по автоспорту в 1930-х, 1940-х и 1950-х годах, в центре внимания которых была оптимизация акустического эффекта , связанного с двигателями внутреннего сгорания высокой мощности. Название происходит от их использования на обширных, пустых, сухих днах озер к северо-востоку от округа Лос-Анджелес , где специалисты по двигателям изготавливали по индивидуальному заказу, заменяли и оценивали цельные коллекторные коллекторы различной толщины в милах, в зависимости от температуры, влажности и температуры. высота и климат, которые они ожидали.

Никакого существенного выигрыша в производительности, по сути , озерные трубы эволюционировали в зависимости от практичности. В типичных случаях их коллекторы выходили прямо из ниш передних колес, что создавало риск удушья для гонщика, были выполнены «озёрные трубы», идущие от фланца коллектора вдоль панелей коромысел, нижней стороны автомобиля, под дверями, таким образом позволяя (1) тюнерам подвески снизить высоту дорожного просвета, достаточную для попыток установления рекордов наземной скорости, и (2) тюнерам двигателя легко и гибко заменять различные выпускные коллекторы без подъема автомобиля, что исключает необходимость выкручивать ходовую часть автомобиля.

Архитектура шасси «кузов на раме», уступившая архетипам «суперлеггера» , «единый кузов» и «монокок» , в сочетании с законодательством о борьбе с смогом, сделала озерные трубы устаревшими как вариант производительности. Для современных автомобилей не существует значимого прироста производительности; Трубы Lake представляют собой эстетичный аксессуар, обычно хромированный. Некоторые позволяют водителю контролировать, направляются ли выхлопные газы в стандартную выхлопную систему или через озерные трубы. Некоторые из них оснащены заглушками-лейкерами , которые, прикрепленные застежками на концевых концах выхлопных патрубков, служат для (1) «закрытия» выхлопной системы, когда она не используется, и / или (2) указывают на то, что наличие трубок-лейкеров носит чисто косметический характер. .

Заголовок назад

Задняя часть жатки (или задняя часть жатки ) — это часть выхлопной системы от выпускного отверстия жатки до выпускного отверстия на открытом воздухе — все, начиная с задней части жатки. Системы с обратной связью обычно производятся как системы послепродажного обслуживания для автомобилей без турбокомпрессоров .

Турбо-обратно

Turbo -back (или турбо-обратка ) — это часть выхлопной системы от выхода турбонагнетателя до выпускного отверстия для выхода воздуха на улицу. Системы Turbo-Back обычно производятся как системы послепродажного обслуживания для автомобилей с турбокомпрессорами. Некоторые системы с турбонаддувом (и с обратным коллектором) заменяют стандартные каталитические нейтрализаторы, в то время как другие имеют меньшее ограничение потока.

Кошачья спина

Cat-back (также Cat Back и Catback ) относится к части выхлопной системы от выхода каталитического нейтрализатора до конечного вентиляционного отверстия на открытом воздухе. Обычно сюда входит труба от преобразователя до глушителя, глушитель и конечная длина трубы, ведущей к открытому воздуху.

В выхлопных системах Cat-back обычно используются трубы большего диаметра, чем в стандартной системе. Для снижения противодавления в эти комплекты часто входят глушители, представляющие собой стеклопакеты . Если система спроектирована больше для красоты, чем для функциональности, ее можно настроить для усиления более низких звуков, исходящих от высокооборотных двигателей малого объема .

Очистка выхлопных газов

Очистка выхлопных газов – это устройства или методы, обеспечивающие соответствие нормам выбросов .

• Каталитический нейтрализатор
• Рециркуляция выхлопных газов (EGR)
• Дизельный сажевый фильтр (DPF)
• Жидкость для выхлопных газов дизельных двигателей (DEF или AdBlue)
• Улавливание и хранение углерода
• Селективное некаталитическое восстановление (SNCR)
• Скруббер

Тюнинг выхлопной системы

Выхлопная система послепродажного обслуживания, включая коллекторы и белое керамическое покрытие, нанесенное плазменным напылением.

Детали выхлопной системы послепродажного обслуживания могут увеличить пиковую мощность за счет снижения противодавления выхлопной системы. Эти детали иногда могут привести к аннулированию заводской гарантии, однако Правила Европейского Союза 1400/2002 не позволяют производителям отклонять гарантийные претензии, если запасные части по качеству и характеристикам соответствуют оригинальным запчастям.

Многие автомобильные компании предлагают модернизацию выхлопной системы послепродажного обслуживания как подкатегорию тюнинга двигателя . Зачастую это обходится относительно дорого, поскольку обычно включает замену всего выпускного коллектора или других важных компонентов. Однако эти обновления могут улучшить производительность двигателя за счет снижения противодавления выхлопных газов и уменьшения количества тепла из выхлопных газов, теряемого в область под капотом. Это снижает температуру под капотом и, следовательно, снижает температуру впускного коллектора, увеличивая мощность. Это также имеет положительный побочный эффект, заключающийся в предотвращении повреждения термочувствительных компонентов.

Противодавление чаще всего снижается путем замены выпускных коллекторов на коллекторы, которые имеют более плавные изгибы и обычно более широкие диаметры труб.

Управление теплом выхлопных газов помогает снизить тепло, излучаемое выхлопной трубой и компонентами. Одним из доминирующих решений послепродажного обновления является использование керамического покрытия, наносимого термическим напылением, в качестве теплозащитного экрана . Это не только уменьшает потери тепла и уменьшает противодавление, но также обеспечивает эффективный способ защиты выхлопной системы от износа, термического разложения и коррозии.

Тюнинг позволяет изменить шум выхлопной системы, известный как выхлопные ноты .

Изображения

• 
  Выхлопная труба дизельного двигателя большого грузовика
• 
  мусороуборочной машины Выхлопная труба дизельного двигателя
• 
  Двойные выхлопные трубы, прикрепленные к автомобиля . глушителю
• 
  Выхлопная система дизельного автомобиля с телескопической стрелой
• 
  Днище автомобиля с выхлопной системой

См. также

• Контроль выбросов транспортных средств
• Расширительная камера
• Выбросы автотранспорта
• Датчик оксида азота
• British Leyland Motor Corp против Armstrong Patents Co - судебный процесс, связанный с правом на поставку послепродажных выхлопных систем
• Управление теплом выхлопных газов
• Зиркотек

Внешние ссылки

• СМИ, связанные с выхлопными системами, на Викискладе?