Дышите глубже

ЗА ЖАРУ!

На выпускной коллектор из жаропрочного чугуна выпадает самая большая температурная нагрузка – около 1300°. Прежде трубы, отводящие горячие газы из цилиндров, почти сразу сходились в одну. Сейчас распространена другая схема: трубы сначала соединяют попарно, а уж затем воедино. Такая конструкция обусловлена волновыми колебаниями движущихся газов. Грамотно используя эти процессы, добиваются нужных характеристик двигателя. В этом смысле примечательны знакомые любителям тюнинга «пауки» – выпускные коллекторы, для которых форму и длину каждой трубы кропотливо подбирают.

Специфика машин с V-образными моторами – количество деталей выпускной системы увеличивается: два коллектора, два нейтрализатора. Иногда правый и левый выпускные тракты все же сходятся, но чаще не стыкуются между собой.

Коллектор необходимо жестко крепить к двигателю. Но как изолировать от вибраций остальные части выпускной системы? Для этого служит виброизолирующая муфта – сильфон. Гибкий металлический шланг, закрытый снаружи плетеной стальной оболочкой, не позволяет нейтрализатору и глушителям вибрировать в такт мотору.

Еще совсем недавно коллекторы столь сложной формы предлагали лишь тюнинговые фирмы. Сейчас на многих автомобилях трубы причудливо сплетаются, прежде чем слиться воедино.

ЗА ЗДОРОВЬЕ!

Каталитический нейтрализатор получил постоянную «прописку» сравнительно недавно. Лишь с 1993 года он стал обязательным в Европе для всех автомобилей с бензиновыми моторами. Работа у нейтрализатора нелегкая: преобразовывать токсичные выхлопные газы (СО, CnHm, NОx) в менее вредные (CO2, H2O, N2). Для этого корпус из нержавеющей стали заполняют активным телом – чаще всего подушкой из керамического фиброфетра (состоит из волокон силиката алюминия и частиц слюды) или блоком из металлической фольги толщиной 0,05 мм. Первый вариант дешев, но недолговечен – при ударе о камень, при резком скачке температур (например, если проехать через лужу) керамический наполнитель может разрушиться и полностью закупорить выхлопной канал. Дорогой металлический наполнитель служит гораздо дольше.

Забота об экологии приводит к тому, что в выпускную систему внедряют уже не один нейтрализатор, а целый каскад устройств различного назначения. Яркий пример – система Bluetec фирмы «Мерседес-Бенц».

Наполнитель служит носителем для катализаторов, которыми его покрывают. Как правило, это благородные металлы: платина, палладий и родий – в их присутствии выхлопные газы быстро «дожигаются» до безопасного состояния. Раньше нейтрализатор устанавливали как отдельный элемент, сейчас его все чаще интегрируют в коллектор, располагая как можно ближе к цилиндрам, чтобы он быстрее прогревался до рабочей температуры – около 700°. Кстати, именно эта мера помогает моторам вписываться в экологические нормы Евро IV.

Выпускная магистраль порой раскаляется докрасна. Но теплоизоляция глушителей спасает днище от нагрева.

Кислородный датчик, он же лямбда-зонд, врезают в выпускную магистраль непосредственно перед нейтрализатором. Датчик замеряет количество кислорода в отработавших газах, сравнивая с окружающим воздухом, и дает сигнал блоку управления двигателем для коррекции подачи топлива. Это необходимо для поддержания оптимального состава смеси, поступающей в камеры сгорания (14,7 части воздуха на 1 часть топлива). Если соотношение изменится, эффективность работы нейтрализатора резко упадет, да и сам он прослужит недолго. Лямбда-зонд держит выхлоп под неусыпным контролем.

Толстые «стволы» выхлопных труб, торчащие из-под днища - способ чуть-чуть поднять максимальную скорость или… потешить самолюбие.

ЗА ТИШИНУ!

До появления каталитических нейтрализаторов в выпускную систему устанавливали, как правило, три глушителя разного размера. Сейчас на большинстве автомобилей их два. Первый, выполняющий «черновую» работу, в обиходе часто называют резонатором. Второй, как правило, больше, а по конструкции несколько отличается.

Моторы с непосредственным впрыском FSI компании «Фольксваген» отличаются высокими характеристиками и низкой токсичностью выхлопа – это заслуга, в том числе, современных компонентов выпускного тракта.

Условия работы глушителей легкими не назовешь: нагрев от выхлопных газов контрастирует с холодным воздухом, водой и снегом, внутри оседает конденсат. Поэтому производители уделяют особое внимание коррозионной стойкости. Для корпусов глушителей лучше всего подходит нержавеющая сталь, но из-за высокой цены ее применяют лишь на дорогих автомобилях. От обычной стали отказались почти полностью – глушители слишком быстро выходят из строя. Самое широкое распространение получили корпуса из стали, покрытой алюминием – она стоит лишь немногим дороже, а коррозионная стойкость гораздо выше.

На настройку выпуска породистых спортивных автомобилей уходит очень много времени. Несмотря на развитие компьютерных технологий, глушители зачастую доводят методом проб и ошибок.

Корпуса так называемых реактивных (резонаторных) глушителей чаще имеют двойные стенки, между которыми проложен теплоизолирующий слой – чтобы максимально защитить кузов от нагрева, а заодно от шума. Простейшие устройства представляют собой перфорированную трубу, вокруг которой несколько камер. Проходя по трубе и камерам, газы теряют скорость, а значит, и давление. Поэтому чем больше камер и сложнее путь газов, тем эффективнее поглощение шума, особенно «басов».

Через корпус однокамерного шумопоглощающего глушителя проходит перфорированная труба, а пространство вокруг нее заполнено материалом, поглощающим звук. В качестве такой набивки когда-то использовали даже натуральную шерсть – ныне, как правило, длинноволокнистую минеральную вату на основе базальта или силикатов. Плотность звукопоглощающего наполнителя от 120 до 150 граммов на литр объема.

На большинстве современных автомобилей не встретишь ни классический резонатор, ни шумопоглощающий (его еще называют абсорбционным) глушитель в чистом виде. Практика показала – наиболее эффективно их сочетание. Корпус комбинированного лабиринтного узла разделен на две части, одна из которых устроена по принципу резонатора, другая – шумопоглощающая. В стремлении получить более высокий или низкий звук выхлопа порой меняют объемное соотношение этих частей.

Особняком стоят спортивные машины, в том числе тюнинговые. И те и другие часто обходятся без препятствий в виде нейтрализатора и лабиринтного глушителя. На скоростные автомобили ставят узлы, создающие лишь минимальное сопротивление на пути горячих газов. Рычание аппарата с так называемым прямоточным глушителем потешит самолюбие даже начинающего стритрейсера сильнее, чем сверкающая насадка на выхлопной трубе.

ЗА… ПОСТОЯНСТВО!

Интересно, что со времен появления каталитических нейтрализаторов устройство выпускного тракта практически не изменилось. Но это не означает, что конструкция идеальна. Ясно, что инженерам придется уделять все больше внимания экологии. Ведь автомобильный «выдох» должен стать максимально чистым, чтобы глубоко и свободно могли дышать не только машины, но и люди. 

ВЫПУСК В ЦИФРАХ

Площадь рабочей поверхности сотового наполнителя каталитического нейтрализатора равна двум футбольным полям, то есть около 1 гектара.

Общий объем глушителей легкового автомобиля в среднем в 3–8 раз больше рабочего объема двигателя.

По действующему в России ГОСТу общий уровень шума, создаваемого автомобилем, не должен превышать 74 дБА.

По мере прохождения через выпускную систему выхлопные газы остывают с 1300°С (в коллекторе) до 150°С (в выхлопной трубе).