Cel i zasada działania układu wydechowego

Podczas pracy silnika samochodowego powstają produkty spalania, które mają wysoką temperaturę i są dość toksyczne. W konstrukcji samochodu przewidziano układ wydechowy do ich chłodzenia i usuwania z cylindrów, a także do zmniejszania poziomu zanieczyszczenia środowiska. Kolejną funkcją tego systemu jest zmniejszenie hałasu silnika. Układ wydechowy składa się z wielu elementów, z których każdy ma określoną funkcję.

Układ wydechowy

Główną funkcją układu wydechowego jest skuteczne usuwanie spalin z cylindrów silnika, zmniejszenie ich toksyczności i poziomu hałasu. Wiedza o tym, z czego wykonany jest układ wydechowy samochodu, może pomóc lepiej zrozumieć, jak on działa i co powoduje potencjalne problemy. Konstrukcja standardowego układu wydechowego zależy od rodzaju zastosowanego paliwa, a także od obowiązujących norm środowiskowych. Układ wydechowy może składać się z następujących elementów:

• Kolektor wydechowy - pełni funkcję usuwania gazu i chłodzenia (przedmuchiwania) cylindrów silnika. Wykonany jest z materiałów żaroodpornych, gdyż średnia temperatura spalin wynosi od 700°C do 1000°C.
• Przednia rura to rura o złożonym kształcie z kołnierzami do montażu na kolektorze lub turbosprężarce.
• Katalizator (montowany w silnikach benzynowych Euro-2 i wyższych) usuwa ze spalin najbardziej szkodliwe składniki CH, NOx, CO zamieniając je w parę wodną, ​​dwutlenek węgla i azot.
• Ogranicznik płomieni - montowany w układach wydechowych samochodów zamiast katalizatora lub filtra cząstek stałych (jako zamiennik budżetu). Ma na celu zmniejszenie energii i temperatury strumienia gazu opuszczającego kolektor wydechowy. W przeciwieństwie do katalizatora nie zmniejsza ilości toksycznych składników w spalinach, a jedynie zmniejsza obciążenie tłumików.
• Sonda lambda - służy do monitorowania poziomu tlenu w spalinach. W systemie może znajdować się jeden lub dwa czujniki tlenu. W nowoczesnych (rzędowych) silnikach z katalizatorem zainstalowane są 2 czujniki.
• Filtr cząstek stałych (obowiązkowa część układu wydechowego silnika wysokoprężnego) - usuwa sadzę ze spalin. Może łączyć funkcje katalizatora.
• Rezonator (tłumik wstępny) i tłumik główny - redukują hałas spalin.
• Orurowanie - łączy różne części układu wydechowego samochodu w jeden układ.

Jak działa układ wydechowy

W klasycznej wersji dla silników benzynowych układ wydechowy samochodu działa następująco:

• Zawory wydechowe silnika otwierają się, a spaliny z resztkami niespalonego paliwa są usuwane z cylindrów.
• Gazy z każdego cylindra trafiają do kolektora wydechowego, gdzie łączą się w jeden strumień.
• Poprzez rurę wydechową spaliny z kolektora wydechowego przechodzą przez pierwszą sondę lambda (czujnik tlenu), która rejestruje ilość tlenu w spalinach. Na podstawie tych danych elektroniczna jednostka sterująca reguluje zużycie paliwa i stosunek powietrza do paliwa.
• Następnie gazy dostają się do katalizatora, gdzie reagują chemicznie z metalami utleniającymi (platyna, pallad) i metalami redukującymi (rodem). W takim przypadku temperatura robocza gazów musi wynosić co najmniej 300 ° C.
• Na wylocie katalizatora gazy przechodzą przez drugą sondę lambda, co umożliwia ocenę stanu katalizatora.
• Oczyszczone spaliny trafiają następnie do rezonatora, a następnie do tłumika, gdzie następuje przekształcenie strumieni spalin (zwężenie, rozszerzenie, przekierowanie, pochłonięcie), co zmniejsza poziom hałasu.
• Spaliny z głównego tłumika są już emitowane do atmosfery.

Układ wydechowy silnika wysokoprężnego ma kilka cech:

• Gazy spalinowe opuszczające cylindry dostają się do kolektora wydechowego. Temperatura spalin silnika wysokoprężnego waha się od 500 do 700°C.
• Następnie wchodzą do turbosprężarki, która wytwarza doładowanie.
• Spaliny przechodzą przez sondę lambda i dostają się do filtra cząstek stałych, gdzie usuwane są szkodliwe składniki.
• Wreszcie wydech przechodzi przez tłumik samochodu i wychodzi do atmosfery.

Rozwój układu wydechowego jest nierozerwalnie związany z zaostrzeniem norm środowiskowych dotyczących eksploatacji samochodów. Na przykład z kategorii Euro-3 instalacja katalizatora i filtra cząstek stałych do silników benzynowych i wysokoprężnych jest obowiązkowa, a ich wymiana na przerywacz płomieni jest uważana za naruszenie prawa.