Выхлопные системы — диагностика и ремонт

«Козлевич открыл глушитель, и машина выпустила шлейф синего дыма, от которого зачихали бежавшие за автомобилем собаки».

И. Ильф и Е. Петров

Кстати, не задумывались, почему героям наших классиков приходилось открывать глушитель? А дело в том, что глушитель создавал достаточно большое сопротивление отработавшим газам, и чтобы кратковременно повысить параметры маломощных двигателей того времени, приходилось, открыв специальную заслонку, выпускать газы, минуя глушитель.

Выхлопная системаЗамечу, что в книге «Разборный автомобиль» ленинградского издательства 1929 года так и написано: глушитель — шумоукротитель.Замечу, что в книге «Разборный автомобиль» ленинградского издательства 1929 года так и написано: глушитель — шумоукротитель.

Решаемые задачи

Очевидно, что вначале система выпуска отработавших газов выполняла всего две функции: отводила газы подальше от водителя и пассажиров автомобиля, а также снижала уровень шума. Современным системам приходится выполнять еще и функцию обезвреживания вредных компонентов выхлопных газов. Рассмотрим, какие меры предусмотрены на современных автомобилях для обеспечения всех требований к системе.

Материалы по теме

Как определить неисправность по цвету выхлопа?

Система выпуска отработавших газов тянется от двигателя, расположенного на подавляющем большинстве автомобилей спереди, до заднего бампера машины. На протяжении этого пути вредные вещества преобразуются в нейтральные, для чего необходимо присутствие катализатора. Далее в нескольких акустических камерах происходит сглаживание пульсаций давления, а также значительное снижение температуры газов.

Сами выхлопные газы достаточно агрессивны, в сочетании с водяным паром они образуют кислоты, которые разрушают выхлопную систему изнутри. При коротких поездках вода не успевает испариться, что ведет к сквозной коррозии элементов в нижних точках, где и застаивается влага. Газовую коррозию в условиях высоких температур также нельзя сбрасывать со счетов.

Элементы системы работают при очень высокой температуре: попытки защитить их лакокрасочными покрытиями или антикоррозионными мастиками обречены на провал. После первого же пуска двигателя такие покрытия сгорают. Снаружи на детали воздействуют влага и реагенты, которыми дорожники поливают улицы и шоссе. При этом грязная вода вызывает большие скачки температуры — тепловые удары, которые долговечность явно не увеличивают.

Конструкционные материалы

Рассмотрим конструктивные меры для повышения долговечности системы и материалы, из которых выполняют компоненты выпуска отработавших газов:

Экономная и ремонтопригодная школы

Современная система выпуска отработавших газов может быть выполнена по-разному, но всегда включает в себя выпускной коллектор, каталитический нейтрализатор, а также элемент, позволяющий «развязать» колебания силового агрегата и системы выпуска. Обязательно присутствуют резонатор (дополнительный глушитель) и основной глушитель шума. При этом, например, на автомобилях Renault применяется цельносварная конструкция системы выпуска отработавших газов. Единственное соединение, которое можно разобрать без болгарки, это стык выпускного коллектора и всей остальной системы.

Выхлопная системаСистема выпуска отработавших газов Рено Дастер 2.0 4х4: 1 — уплотнительная прокладка соединения выпускного коллектора и головки блока цилиндров; 2 — выпускной коллектор; 3 — управляющий датчик концентрации кислорода; 4 — уплотнительная прокладка фланцев выпускного коллектора и металлокомпенсатора; 5 — металлокомпенсатор; 6 — подушка подвески каталитического нейтрализатора; 7 — каталитический нейтрализатор; 8 — диагностический датчик концентрации кислорода; 9 — подушка подвески дополнительного глушителя; 10 — дополнительный глушитель; 11 — подушки подвески основного глушителя; 12 — основной глушительСистема выпуска отработавших газов Рено Дастер 2.0 4х4: 1 — уплотнительная прокладка соединения выпускного коллектора и головки блока цилиндров; 2 — выпускной коллектор; 3 — управляющий датчик концентрации кислорода; 4 — уплотнительная прокладка фланцев выпускного коллектора и металлокомпенсатора; 5 — металлокомпенсатор; 6 — подушка подвески каталитического нейтрализатора; 7 — каталитический нейтрализатор; 8 — диагностический датчик концентрации кислорода; 9 — подушка подвески дополнительного глушителя; 10 — дополнительный глушитель; 11 — подушки подвески основного глушителя; 12 — основной глушитель

Выхлопная системаСистема выпуска отработавших газов Рено Логан первого поколения: 1 — выпускной коллектор; 2 — прижимная пластина крепления приемной трубы к выпускному коллектору; 3 — каталитический нейтрализатор отработавших газов; 4 — дополнительный глушитель; 5 — основной глушитель; 6 — кронштейн подвески системыСистема выпуска отработавших газов Рено Логан первого поколения: 1 — выпускной коллектор; 2 — прижимная пластина крепления приемной трубы к выпускному коллектору; 3 — каталитический нейтрализатор отработавших газов; 4 — дополнительный глушитель; 5 — основной глушитель; 6 — кронштейн подвески системы

Такая система наиболее проста, дешева и, пока не повреждена коррозией или аварией, кажется абсолютно оптимальной. Но вот заменить, допустим, прогоревший глушитель довольно проблематично. Производитель предусмотрел места, по которым систему можно разрезать, но, например, на всей трубе Дастера, длиной под четыре метра, таких мест лишь два.

Выхлопная системаРазметка места, по которому можно разрезать систему выпуска отработавших газов ДастераРазметка места, по которому можно разрезать систему выпуска отработавших газов Дастера

Выхлопная системаРемонтная муфта, с помощью которой соединяют трубы.Ремонтная муфта, с помощью которой соединяют трубы.

Зато каталитический нейтрализатор на автомобилях Renault расположен так, что неприятности от его разрушения, о чем расскажем ниже, не грозят повреждением двигателя.

Конструкцию системы выпуска отработавших газов, гораздо более удобную в ремонте, покажем на примерах автомобилей немецкой и корейской разработок. Так, у седана Volkswagen Polo система состоит из трех крупных частей. При этом трубы дополнительного и основного глушителей соединяются специальной муфтой, похожей по конструкции на ремонтную муфту фирмы Рено.

Выхлопная системаСистема выпуска отработавших газов Volkswagen Polo: 1 — уплотнительная прокладка между головкой блока цилиндров и катколлектором; 2 — катколлектор; 3 — управляющий датчик концентрации кислорода; 4 — уплотнительная прокладка между катколлектором и трубой металлокомпенсатора с дополнительным глушителем; 5 — диагностический датчик концентрации кислорода; 6 — подушка подвески дополнительного глушителя; 7 — дополнительный глушитель с металлокомпенсатором; 8 — подушка подвески основного глушителя; 9 — основной глушитель; 10 — соединительная муфта с двумя хомутамиСистема выпуска отработавших газов Volkswagen Polo: 1 — уплотнительная прокладка между головкой блока цилиндров и катколлектором; 2 — катколлектор; 3 — управляющий датчик концентрации кислорода; 4 — уплотнительная прокладка между катколлектором и трубой металлокомпенсатора с дополнительным глушителем; 5 — диагностический датчик концентрации кислорода; 6 — подушка подвески дополнительного глушителя; 7 — дополнительный глушитель с металлокомпенсатором; 8 — подушка подвески основного глушителя; 9 — основной глушитель; 10 — соединительная муфта с двумя хомутами

А вот корейские производители не гнушаются поделить систему на четыре части, что, конечно же, облегчает ремонт. Ведь во всех современных автомобилях довольно малоресурсным элементом является металлокомпенсатор, а здесь он выделен в независимый узел.

Выхлопная системаСистема выпуска отработавших газов Hyundai Solaris: 1 — уплотнительная прокладка катколлектора; 2 — катколлектор; 3 — резонатор; 4 — подушка подвески дополнительного глушителя; 5 — уплотнительная прокладка фланцев труб дополнительного и основного глушителей; 6 — передняя подушка подвески основного глушителя; 7 — основной глушитель; 8 — дополнительный глушитель; 9 — задняя подушка подвески основного глушителя; 10 — подушка подвески промежуточной трубы; 11 — уплотнительная прокладка фланцев металлокомпенсатора и резонатора; 12 — промежуточная труба с металлокомпенсатором; 13 — диагностический датчик концентрации кислорода; 14 — уплотнительная прокладка фланцев катколлектора и промежуточной трубы; 15 — управляющий датчик концентрации кислородаСистема выпуска отработавших газов Hyundai Solaris: 1 — уплотнительная прокладка катколлектора; 2 — катколлектор; 3 — резонатор; 4 — подушка подвески дополнительного глушителя; 5 — уплотнительная прокладка фланцев труб дополнительного и основного глушителей; 6 — передняя подушка подвески основного глушителя; 7 — основной глушитель; 8 — дополнительный глушитель; 9 — задняя подушка подвески основного глушителя; 10 — подушка подвески промежуточной трубы; 11 — уплотнительная прокладка фланцев металлокомпенсатора и резонатора; 12 — промежуточная труба с металлокомпенсатором; 13 — диагностический датчик концентрации кислорода; 14 — уплотнительная прокладка фланцев катколлектора и промежуточной трубы; 15 — управляющий датчик концентрации кислорода

Пожалуй, идеальную точность позиционирования элементов системы выпуска отработавших газов обеспечивает все-таки корейский автопром. Все элементы соединяются на фланцах, имеющих высокую точность позиционирования. И на фоне этого очень расстраивает то, что на флагмане отечественного автопрома — Ладе Весте — применены соединения труб системы выпуска, идущие еще с первой «восьмерки», представленной публике в далеком 1984 году. Схема с двумя полухомутами и центрирующим кольцом на самом деле ничего не центрирует, соединение откровенно слабое и неточное, а диаметр труб очень мал, о чем мы уже писали.

Выхлопная системаПо сравнению с показанными раньше, соединения труб выхлопной системы Лада Веста выглядит убого.По сравнению с показанными раньше, соединения труб выхлопной системы Лада Веста выглядит убого.

На современном этапе ремонт элементов системы выпуска отработавших газов осуществляется в большинстве случаев заменой отдельных элементов. Наиболее часто выходят из строя металлокомпенсаторы, затем обычно следуют глушители.

Причины поломки металлокомпенсатора:

• повышенные давление и температура газов, возникающие из-за забитого каталитического нейтрализатора (если нейтрализатор расположен за металлокомпенсатором);
• повреждение стенок гофры под воздействием увеличенной вибрации силового агрегата;
• механическое повреждение от дороги.

Металлокомпенсатор заменяют новым, причем при сварке важно выдержать не только длину, но и угловое положение ввариваемого элемента.

Глушители есть смысл ремонтировать сваркой, только если речь идет о механической пробоине от дорожного покрытия. Покрытый ржавчиной глушитель ремонту не подлежит. Мастерские могут подобрать универсальный глушитель за разумные деньги, в то время как оригинал для подержанного автомобиля порой обойдется в четверть цены вашего транспортного средства.

Бомба замедленного действия

Теперь поговорим о самом сложном, дорогом и коварном элементе системы выпуска отработавших газов — каталитическом нейтрализаторе. Это устройство начали применять еще в прошлом веке для снижения токсичности отработавших газов автомобильного двигателя с искровым зажиганием. Внутри катализатора расположен пористый несущий материал — керамический блок с сотовой структурой. На поверхности керамического блока нанесен промежуточный слой активаторов, а поверх него — каталитически активный слой из благородных металлов (платины, палладия и родия). На нем-то и происходят химические реакции, при которых ядовитые вещества отработавших газов — оксид углерода и оксиды азота — превращаются в диоксид углерода и элементарный азот, а углеводороды — в диоксид углерода и водяной пар. Степень очистки отработавших газов в исправном нейтрализаторе достигает 98%. У большинства современных автомобилей с нормами токсичности Евро-4 и Евро-5 каталитические нейтрализаторы располагают максимально близко к выпускным отверстиям двигателя и крепят шпильками через прокладку к головке блока цилиндров.

Каталитический нейтрализаторКаталитический нейтрализатор — весьма жаркий сосед для всех элементов в подкапотном пространстве, и поэтому на него всегда устанавливают защитные кожухи.Каталитический нейтрализатор — весьма жаркий сосед для всех элементов в подкапотном пространстве, и поэтому на него всегда устанавливают защитные кожухи.

Материалы по теме

Чем заменить оригинальную запчасть?

Столь тесное соседство массивного и горячего каталитического нейтрализатора с двигателем затрудняет компоновку моторного отсека и приводит к повышению температуры в подкапотном пространстве. Но зато прогрев активной зоны катколлектора после пуска двигателя происходит быстрее. Ведь только прогретый катализатор способен эффективно очищать отработавшие газы.

Для правильной работы системы перед каталитическим блоком и сразу за ним устанавливают кислородные датчики (лямбда-зонды). Стоящий до нейтрализатора датчик называют управляющим, а установленный после — диагностическим.

Каталитический нейтрализатор производители считают надежным узлом и не предусматривают регламента по его замене. То есть срок службы катколлектора должен быть равен сроку службы всего автомобиля. Тем не менее практика показала, что каталитические нейтрализаторы далеко не всегда служат безупречно. Использование некачественного бензина, пропуски зажигания, льющие форсунки, бесконтрольное использование присадок к топливу — все это повреждает начинку нейтрализатора.

Вариантов развития событий всего два:

• оплавление сот с уменьшением сечения вплоть до полной непроходимости выпускного тракта;
• выкрашивание мелких частиц керамики и занос их обратными потоками в цилиндры, что приводит поршневую группу двигателя в негодность.

Каталитический нейтрализатор, вышедший из строя, по-хорошему должен быть заменен новым, но цена такого ремонта очень высока. Поэтому менее сознательные автовладельцы ставят вместо него пламягаситель. Это элемент, никоим образом не снижающий токсичность отработавших газов и требующий либо перепрошивки блока управления двигателем, либо установки «обманки». Более правильным, но и дорогим способом является установка ремонтного каталитического блока в ваш же корпус либо вварка в трубопровод каталитического нейтрализатора в своем, новом корпусе.

Замена данной детали также требует большого опыта, ведь это очень деликатная работа. Если вы уже делали подобное раньше, то знаете, что для этого нужно иметь «твердые руки»: ведь неумелое обращение с нужным для ремонта оборудованием может нанести вред автомобилю или другим деталям.

В комментариях поделитесь, какова долговечность выхлопных систем ваших автомобилей. Рекорды и антирекорды долговечности. Как приходилось чинить в дороге?

Выхлопные системы — диагностика и ремонтВыхлопные системы — диагностика и ремонт
Источник