Что такое глушитель автомобиля и как работает

403 — доступ запрещён

Внимание

Каталитические нейтрализаторы кроме всего, способствуют снижению шума.Сгорание топливовоздушной смести носит взрывной характер, что сопровождается характерным звуком. Для борьбы с этим в системе выпуска отработавших газов устанавливается глушитель. В зависимости от способов работы, глушители делятся на четыре типа: резонатор, отражатель, ограничитель и поглотитель.

Резонатор, как правило, располагается сразу за каталитическим нейтрализатором, и по своей сути является предварительным глушителем. Конструктивно он представляет собой перфорированную трубу и окружающую ее камеру. Чаще всего резонаторы включают в себя несколько камер различного размера и служат для гашения низкочастотных шумов.

Сочинение

Основными продуктами сгорания нефтяного топлива в воздухе являются диоксид углерода, вода и азот. Остальные компоненты существуют в основном в результате неполного сгорания и пиросинтеза . Хотя распределение отдельных компонентов сырых (необработанных) дизельных выхлопов варьируется в зависимости от таких факторов, как нагрузка, тип двигателя и т. Д., В соседней таблице показан типичный состав.

Физические и химические условия, которые существуют внутри любых таких дизельных двигателей при любых условиях, значительно отличаются от двигателей с искровым зажиганием, потому что по конструкции мощность дизельного двигателя напрямую регулируется подачей топлива, а не контролем воздушно-топливной смеси, как в обычных бензиновых двигателях. В результате этих различий дизельные двигатели обычно производят другой набор загрязняющих веществ, чем двигатели с искровым двигателем, различия, которые иногда являются качественными (какие загрязняющие вещества есть, а какие нет), но чаще количественными (сколько конкретных загрязняющих веществ или классы загрязняющих веществ присутствуют в каждом). Например, дизельные двигатели производят одну двадцать восьмую угарного газа, чем бензиновые двигатели, поскольку они сжигают свое топливо в избытке воздуха даже при полной нагрузке.

Тем не менее, дизельные двигатели, работающие на обедненной смеси, а также высокие температуры и давления процесса сгорания приводят к значительному образованию NO _x (газообразных оксидов азота ), загрязнителя воздуха, который представляет собой уникальную проблему с точки зрения их снижения. В то время как общее количество оксидов азота в бензиновых автомобилях снизилось примерно на 96% за счет внедрения каталитических нейтрализаторов выхлопных газов с 2012 года, дизельные автомобили по-прежнему производят оксиды азота на том же уровне, что и те, которые были куплены 15 годами ранее в ходе реальных испытаний; следовательно, автомобили с дизельным двигателем выделяют примерно в 20 раз больше оксидов азота, чем автомобили с бензиновым двигателем. В современных дорожных дизельных двигателях обычно используются системы избирательного каталитического восстановления (SCR), чтобы соответствовать законам о выбросах, поскольку другие методы, такие как рециркуляция выхлопных газов (EGR), не могут адекватно снижать NO _x для соответствия новым стандартам, применимым во многих юрисдикциях. Вспомогательные дизельные системы, предназначенные для нейтрализации загрязняющих веществ оксидами азота, описаны в отдельном разделе ниже.

Более того, мелкие частицы (мелкие твердые частицы) в выхлопных газах дизельных двигателей (например, сажа , иногда видимая в виде непрозрачного дыма темного цвета) традиционно вызывают большую озабоченность, поскольку представляют собой различные проблемы для здоровья и редко образуются в значительных количествах за счет искрообразования. двигатели зажигания . Эти особенно вредные твердые частицы достигают пика, когда такие двигатели работают без кислорода, достаточного для полного сгорания топлива; когда дизельный двигатель работает на холостом ходу, обычно присутствует достаточно кислорода, чтобы полностью сжечь топливо. (Потребность в кислороде в двигателях без холостого хода обычно снижается с помощью турбонаддува ). С точки зрения выбросов твердых частиц, как сообщается, выхлопы дизельных транспортных средств значительно более вредны, чем выхлопные газы бензиновых автомобилей.

Выхлопные газы дизельных двигателей, давно известные своим характерным запахом, существенно изменились с уменьшением содержания серы в дизельном топливе, а также с введением каталитических нейтрализаторов в выхлопные системы. Даже в этом случае выхлопные газы дизельных двигателей продолжают содержать ряд неорганических и органических загрязнителей в различных классах и в различных концентрациях (см. Ниже), в зависимости от состава топлива и условий работы двигателя.

Почему выхлопная система издает громкие звуки

Чтобы понять причину появления громких звуков, нужно знать принцип работы стандартной выхлопной системы и то, каким нагрузкам она подвергается в процессе эксплуатации. Перепады температур (холод и жара), контакт с влагой, грязью и пылью – все это провоцирует развитие коррозии. Через некоторое время перегорают участки труб с перфорацией и те части перегородок, которые расположены внутри банки глушителя. Постепенно становятся непригодными звукоотражатели. В особо сложных случаях от громко работающей выхлопной системы спасет только одно – замена старого глушителя на новый.

Откуда появляются громкие звуки в выхлопной конструкции? Они имеют разное происхождение. Во-первых, это звуки от расширения газов, которые через нее проходят. Во-вторых, это шум, который вызывает вибрация компонентов выхлопной конструкции.

Влияние выхлопных газов на системы органов

От отравления продуктами горения бензина может наступать смерть в 17,5% случаев.

Симптоматика отравления

Главный путь для выхлопных газов проходит через лёгкие, откуда поступают газы в кровь и разносятся по всему организму. Основополагающими факторами считаются степень концентрации и скорость вдыхания. Отравление можно получить также в случае использования дизеля (топливо) или бензопилы. На марше военной техники выбрасывается большое количество выхлопных газов, воздействующих на людей вблизи прохода колонн.

• NO2: проявление одышки, приступов кашля, болевые ощущения в груди, недостаток кислорода. При выходе мокроты образуется пена с частицами крови.
• СО: головная боль, шум в слуховом органе, помутнение зрения; заторможенность, снижение тонуса мышц, розоватый оттенок слизистых оболочек; потеря сознания (кома), судорожность, ярко-розовый окрас слизистой.
• Углеводороды: кружится голова, чувство тошноты, проявление рвотного рефлекса, тянет в сон, раздражимость нервной системы.
• Тяжёлые металлы (особенно свинец): сходные признаки с отравлением углеводородами, развитие апатии, потеря аппетита, трескается кожа.

Кровеносная система

При отравлении СО происходит нарушение транспортной функции крови. Гемоглобин – белок, вступает в контакт с отравляющим веществом. Образуется соединение, не способное доставлять кислород к тканям и клеткам организма.

Выводится угарный газ медленно, что способствует угнетению газового обмена в тканях и в цикле Кребса. Последствие – развитие гипоксии.

• Концентрация О2 в воздухе;
• Интенсивность легочного дыхания;
• Срок поглощения СО, температура;
• Физическая нагрузка.

Центральная нервная система (ЦНС)

Результат отравления проявляется в следующих симптомах (ощущениях):

• Боли в голове, характеризующиеся давлением «обруча»;
• Головокружение;
• Приступы тошноты;
• Рвотный рефлекс.

Длительное пребывание в замкнутом помещении с работающим автомобилем может привести к потере сознания. Повышается риск, что пострадавший впадёт в состояние комы. Часто отравление сопровождается замедленной реакцией, торможением. Иногда случаются припадки эпилепсии.

При нейротропных поражениях развиваются: потеря пространственного ориентира и времени, галлюцинации.

Следствием нарушения работы головного мозга (образование отёчности) становится сбой регуляторной функции теплового режима организма.

Дыхательная система

Изменения, происходящие в организме, приводят к образованию патологий:

• Отёчность, избыток слизи;
• Раздражительность слизистой оболочки верхних дыхательных путей;
• Смена голосового тембра;
• Активный кашель;
• Развитие хрипов в лёгких.

Высокий уровень концентрации выхлопных газов приводит к ацидозу, что характеризуется летальным исходом.

Негативные последствия

Воздействие автомобильного транспорта на окружающую среду крайне негативно. И стоит рассмотреть несколько основных угроз.

Парниковый эффект

О нём говорят все экологи, и последствия такого глобального явления уже начинают проявляться. Возникающие в процессе эксплуатации автомобилей компоненты отработанных выхлопных газов проникают в атмосферу, повышают плотность её нижних слоёв и создают эффект парника. В итоге солнечные лучи попадают на поверхность Земли и нагревают её, но тепло не может уходить обратно в космос (примерно такие процессы наблюдаются в теплицах).

Парниковый эффект – это реальная угроза. К его возможным последствиям относятся повышение уровня мирового океана, глобальное потепление, таяние ледников, природные катаклизмы, хозяйственный кризис, губительное влияние на фауну и флору.

Изменение экосистемы

Из-за загрязнения окружающей среды транспортом страдает практически всё живое на земле. Выхлопные газы вдыхают животные, из-за чего ухудшается функционирование их дыхательной системы. В результате нарушения дыхания и нехватки кислорода страдают другие органы.

Животные испытывают стресс, из-за которого могут вести себя неестественно. Также заметно снижаются темпы размножения, в результате чего одни виды становятся малочисленными, а другие начинают относиться к редким и вымирающим. Сильно страдает и флора, ведь отработанные газы автомобильного транспорта практически сразу попадают на растения, образуя на них плотный налёт и нарушая процессы естественного дыхания.

Кроме того, вредные соединения проникают в почву и из неё всасываются корнями, что также негативно сказывается на состоянии и росте представителей флоры. Связанные с негативным влиянием автотранспорта перемены с каждым годом становятся всё более масштабными и глобальными, а со временем они могут привести к краху существующей на планете Земля экосистемы, что повлияет на жизнь человечества, воздух, атмосферу.

Экологические проблемы из-за автотранспорта

Экологические проблемы автотранспорта — актуальные вопросы. Активная и повсеместная эксплуатация автомобилей сильно ухудшает экологию, загрязняет воздух, водоёмы, осадки, атмосферу. И такая ситуация может привести к многочисленным проблемам со здоровьем.

Так, сильно страдает дыхательная система, ведь вредные вещества выхлопных газов практически сразу попадают в неё, раздражают слизистые оболочки, засоряют лёгкие и бронхи. Из-за нарушения дыхания возникает дефицит кислорода во всех тканях человеческого организма. Кроме того, опасные выбрасываемые автомобильным транспортом соединения разносятся с кровью и оседают в различных органах, и последствия такого загрязнения могут проявляться спустя годы в виде хронических или даже онкологических заболеваний.

Кислотные дожди

Ещё одна опасность активного использования автомобильного транспорта – кислотные дожди, возникающие из-за воздействия выхлопных газов и загрязнения атмосферы. Они влияют на растительный мир и здоровье людей, меняют состав почвы, разрушают здания и памятники, а также сильно загрязняют водоёмы и делают их воду непригодной для использования и проживания.

Принцип работы системы выхлопа

Расположение выхлопной системы

В классическом варианте для бензиновых двигателей выхлопная система автомобиля работает следующим образом:

• Выпускные клапана двигателя открываются, и отработавшие газы с остатками не сгоревшего топлива выбрасываются из цилиндров.
• Газы из каждого цилиндра попадают в выпускной коллектор, где объединяются в один поток.
• По приемной трубе отработавшие газы из выпускного коллектора проходят через первый лямбда-зонд (кислородный датчик), который фиксирует количество кислорода в составе выхлопа. На основе этих данных электронный блок управления корректирует топливоподачу и состав топливовоздушной смеси.
• Далее газы попадают в катализатор, где вступают в химическую реакцию с металлами-окислителями (платиной, палладием) и металлом-восстановителем (родий). Рабочая температура газов при этом не должна быть ниже 300°С.
• На выходе из катализатора газы проходят второй лямбда-зонд, с помощью которого происходит оценка исправности работы каталитического нейтрализатора.
• Далее очищенные отработавшие газы попадают в резонатор, а затем в глушитель, где потоки выхлопа преобразуются (сужаются, расширяются, перенаправляются, поглощаются), что снижает уровень шума.
• Из основного глушителя отработавшие газы уже попадают в атмосферу.

https://youtube.com/watch?v=sNVJ_RJ9FK4

Система выхлопа дизельного двигателя имеет некоторые особенности:

• Выходя из цилиндров, отработавшие газы попадают в выпускной коллектор. Температура выхлопных газов дизельного двигателя варьируется в диапазоне 500-700 °С.
• Далее они попадают в турбокомпрессор, осуществляющий наддув.
• После этого выхлоп проходит через кислородный датчик и попадает в сажевый фильтр, в котором удаляются вредные компоненты.
• В завершении выхлоп проходит через автомобильный глушитель и выходит в атмосферу.

Конструкция системы выпуска

Система 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.
• Каталитический нейтрализатор (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  (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 .
• Лямбда-зонд – служит для контроля уровня кислорода в составе отработавших газов. В системе может быть один или два . На современных двигателях (рядных) с катализатором устанавливается 2 датчика.
• Сажевый фильтр (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.

Какая температура выпускного коллектора?

В автомобиле с поврежденным катализатором содержание СО достигает от 1,5 до 4%, тогда как нормально работающий катализатор снижает этот показатель примерно до 0,03%, а часто и до более низкого уровня. Однако симптомы «утраты трудоспособности» катализатора можно обнаружить в процессе эксплуатации автомобиля. Потеря мощности, проблемы с запуском, шумная работа двигателя – все это может быть признаком того, что катализатор поврежден.

Также следует проверить, в каком состоянии находится окончание выхлопной трубы. Система egr Если оно сильно закопчено, покрыто сажей, это верный знак того, что выхлопная система, и особенно катализатор, может иметь серьезные дефекты. Рабочий ресурс современных катализаторов постоянно увеличивается, однако большинство производителей рекомендуют менять катализатор после 120…150 тыс.

Почему возникает сажа

Основная причина — неполное сжигание топлива в двигателе. Вернее, двигатель работает на более обогащённой топливной смеси, вследствие чего не происходит её полное сгорание. Часть бензина прогорает за пределами двигателя и сажа не отводится естественным образом, а остаётся в выхлопной системе.

Обогащённая смесь может образоваться по нескольким причинам:

1. Из-за некачественного топлива. Разбавленный бензин не обладает нужной детонацией. Для полноценной работы двигателя требуется большее количество топлива. Датчики, поддерживающие нужные параметры мощности, считают, что нужно обогатить смесь. В результате получается больший объём топлива, часть которого выводится с выхлопом.
2. Вследствие неисправности одного или нескольких датчиков. Чаще всего поломка случается в лямбда-зонде, который отвечает за подачу топлива в двигатель.
3. Из-за неправильной или некорректной работы свечей зажигания. В этом случае топливо просто не прогорает из плохой искры.
4. По причине грязного воздушного фильтра. Двигатель «задыхается», ему требуется больше мощности, и в систему попадает больше топлива.

Однако не всегда наличие чёрной копоти в трубе говорит о серьёзной неисправности в моторе. Чаще всего такие вещи можно устранить без починки ДВС.

Что влияет на состояние коллектора

Температура газов, выходящих из ГБЦ, превышает 600 градусов. Если мотор работает на максимальной мощности, неправильно выставлен угол опережения зажигания или топливная система готовит слишком обогащенную или обедненную смесь, то температура выходящих газов превышает 1500 градусов. Из-за этого выпускной коллектор нагревается до температуры 200–300 градусов. В режиме максимальной мощности, при неправильной работе систем зажигания или подготовки топлива, его температура может достигать 600 градусов, из-за чего коллектор приобретает тусклый малиновый цвет.

Если все системы двигателя работают нормально, то срок службы выпускного коллектора превышает 40 лет. Исключение составляют гоночные автомобили и машины, двигатель которых постоянно работает в режиме максимальной мощности. Прохождение раскаленных газов приводит к постепенному выгоранию металла. На скорость выгорания влияют:

• температура;
• открытое пламя (когда топливовоздушная смесь догорает в коллекторе);
• содержание кислорода в выхлопе.

Выпускной коллектор изготовлен из чугуна, основа которого железо и углерод. Чем выше температура коллектора, тем сильней железо вступает в реакцию с кислородом и атмосферной влагой. Со временем это приводит к тому, что металл коллектора прогорает и выхлопные газы вместо выпускной трубы или катализатора, попадают в моторный отсек. В результате воздух в нем нагревается, что приводит к росту температуры двигателя, перегреву и другим проблемам. Часть дыма из моторного отсека попадает в салон, негативно влияя на самочувствие водителя и пассажиров. Если во время сильного нагрева коллектора вы проехали по луже и, вода попала на чугун, то изделие с большой долей вероятности, покроется трещинами и потребует замены.

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.

Условия работы дизельного двигателя

Условия работы дизельного двигателя основаны на различных соотношениях, которые являются типичными для следующих процессов.

В дизельном двигателе топливо впрыскивается непосредственно в сильно сжатый горячий воздух, результатом чего будет самовоспламенение топлива. Таким образом, дизельный двигатель не связан с ограничениями по зажиганию подобно двигателю с искровым зажиганием (бензиновый двигатель). Поэтому, считая, что количество воздуха в камере сгорания остается постоянным, то необходимо будет регулировать только количество топлива.

Система впрыска топлива имеет, таким образом, решающее значение для работы двигателя. При всех оборотах и нагру нагрузках система отвечает за дозировку топлива и за его равномерное распределение при подаче

В дополнение к этому нужно принимать во внимание давление и температуру поступающего воздуха

Таким образом, в каждый момент времени при работе двигателя требуется следующее:

• правильное количество впрыскиваемого топлива;
• правильный момент впрыска;
• правильное давление впрыска;
• правильная временная последовательность;
• правильное расположение точки в камере сгорания.

В дополнение к требованиям по оптимальному смесеобразованию, для дозировки необходимо принимать во внимание такие рабочие ограничения для конкретного двигателя и конкретного автомобиля, которые перечислены ниже:

• ограничение по дымности;
• ограничение по давлению сгорания;
• ограничение по температуре выхлопных газов;
• ограничения по оборотам двигателя и крутящему моменту;
• ограничения для конкретного автомобиля и нагрузок.

Ограничение по дымности

Так как значительная часть процесса смесеобразования имеет место при сгорании, то происходит локальное переобогащение и увеличение черного дыма в выхлопе, которое происходит даже при умеренном избытке воздуха. Соотношение «воздух-топливо», которое приводит к выбросам дыма, находящимся у разрешенного предела, является критерием того, насколько качественно используется воздух. Двигатели с предкамерой работают при ограничении по дымности с избытком воздуха в 10 — 25%, тогда как двигатели с непосредственным впрыском имеют избыток воздуха в 40 — 50%.

Озон

Для обывателя озон не является каким-то опасным или токсичным газом. Однако, в реальности это не так.

Под воздействием солнечного света углеводороды и окись азота превращается в озон. Через дыхательные пути озон попадает в организм и приводит к повреждению клеток. Последствия, влияния озона: местное воспаление дыхательных путей, кашель и одышка. При небольших объемах озона никаких проблем с последующим восстановлением клеток организма не возникнет, но при больших концентрациях этот безобидный с виду газ может спокойно убить здорового человека. Не зря в России этот газ отнесен к самому высокому классу опасности.

С изменением климата повышается риск появления высоких концентраций озона. Ученые считают, что к 2050 году озоновая нагрузка должна резко возрасти. Для решения проблемы, окислы азота, выбрасываемые транспортом должны быть значительно сокращены. Кроме того, факторов влияния на распространение озона достаточно много, например, растворители в красках и лаках также активно способствуют возникновению проблемы.