Выхлопная система используется для отвода отработавших газов реакции от контролируемого сгорания внутри двигателя или печи . Вся система транспортирует 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:
Выхлопная труба должна быть тщательно спроектирована для отвода токсичных и вредных газов от пользователей машины. Внутренние генераторы и печи могут быстро заполнить замкнутое пространство ядовитыми выхлопными газами, такими как углеводороды , окись углерода и оксиды азота , если они не будут надлежащим образом выведены наружу. Кроме того, газы от большинства машин являются обжигающими; труба должна быть термостойкой и не проходить через или около чего-либо, что может гореть или быть повреждено теплом. Дымоход - это выхлопная труба в стационарной конструкции. Для двигателя внутреннего сгорания важно иметь "настроенную" выхлопную систему (см. настроенный выхлоп ) для оптимальной эффективности. Кроме того, это должно соответствовать нормам правил в каждой стране. В Китае - China 5; В европейских странах - EURO 5; В Индии - BS-4 и т. д.,
В большинстве мотоциклов вся или большая часть выхлопной системы видна и может быть хромирована в качестве элемента оформления. Выхлопные системы вторичного рынка 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 мотоцикл может иметь независимые секции выхлопа, как в Kawasaki EX250 (также известном как Ninja 250 в США или GPX 250), или одну секцию выхлопа, известную как два в одном (2-1). Четырехцилиндровые машины, супер-спортивные мотоциклы, такие как серия ZX от Kawasaki, серия CBR от Honda , серия YZF от Yamaha , недавно названная R6 и R1, и GSX-R от Suzuki , часто имеют двойную выхлопную систему. «Полную систему» можно купить как аксессуар на вторичном рынке, также называемую 4-2-1 или 4–1, в зависимости от ее компоновки. В прошлом эти мотоциклы поставлялись в стандартной комплектации с одним глушителем выхлопа. Такая практика сохранялась до начала 2000-х годов, пока нормы ЕС по уровню шума и загрязнения фактически не вынудили компании использовать другие методы для повышения производительности мотоциклов.
Во многих грузовиках / грузовиках вся или большая часть выхлопной системы видна, часто с вертикальной выхлопной трубой. Обычно в таких грузовиках глушитель окружен перфорированной металлической оболочкой, чтобы люди не получили ожогов от прикосновения к горячему глушителю. Эта оболочка может быть хромированной в качестве элемента отображения. 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 расположена вертикально, чтобы выдувать горячий токсичный газ подальше от людей; в таких случаях конец выхлопной трубы часто имеет откидную металлическую заслонку, чтобы предотвратить попадание внутрь мусора, птиц и дождевой воды.
Раньше выхлопные системы грузовиков в Великобритании обычно располагались под шасси и не были видны.
В двухтактном двигателе , таком как тот, что используется на мотоциклах для бездорожья , выступ в выхлопной трубе, известный как расширительная камера, использует давление выхлопных газов для создания насоса , который выдавливает больше воздуха и топлива в цилиндр во время такта впуска. Это обеспечивает большую мощность и топливную экономичность. См. Эффект Каденаци .
С бортовым дизельным или бензиновым двигателем, под палубой на морских судах:
В подвесных лодочных моторах выхлопная система обычно представляет собой вертикальный канал, проходящий через конструкцию двигателя, а для снижения шума вне воды выхлопные газы выходят под воду, иногда через середину гребного винта.
В большинстве серийных двигателей коллектор представляет собой узел, предназначенный для сбора выхлопных газов из двух или более цилиндров в одну трубу. В серийных автомобилях коллекторы часто изготавливаются из чугуна . Они могут иметь конструктивные особенности, позволяющие экономить материалы, такие как использование наименьшего количества металла, занимать наименьшее необходимое пространство или иметь самую низкую стоимость производства. Эти конструктивные ограничения часто приводят к экономически эффективной конструкции, которая не выполняет максимально эффективную работу по отводу газов из двигателя. Неэффективность обычно возникает из-за природы двигателя внутреннего сгорания и его цилиндров. Поскольку цилиндры срабатывают в разное время, выхлопные газы покидают их в разное время, и волны давления от газа, выходящего из одного цилиндра, могут не полностью выходить через выхлопную систему, когда поступает другой. Это создает противодавление и ограничение в выхлопной системе двигателя, ограничивая фактические возможности производительности двигателя.
Несмотря на отрицательные стороны конфигураций выпускных отверстий со стальными трубами, инженеры, проектирующие компоненты двигателя, выбирают обычные выпускные коллекторы из чугуна, поскольку они обладают рядом положительных качеств, таких как ряд свойств по управлению теплом и превосходная долговечность по сравнению с любыми другими типами конструкций выпускных отверстий.
Коллектор — это коллектор, специально разработанный для производительности. [ 1] Во время проектирования инженеры создают коллектор без учета веса или стоимости, а для оптимального потока выхлопных газов. Такая конструкция приводит к тому, что коллектор более эффективно удаляет выхлопные газы из цилиндров. Коллекторы, как правило, представляют собой круглые стальные трубы с изгибами и складками, рассчитанными так, чтобы пути от выпускного отверстия каждого цилиндра до общего выпускного отверстия были одинаковой длины и соединялись под узкими углами, чтобы волны давления проходили через выпускное отверстие, а не обратно к другим цилиндрам. В наборе настроенных коллекторов длины труб тщательно рассчитываются для улучшения потока выхлопных газов в определенном диапазоне оборотов двигателя в минуту .
Распространенным методом увеличения выходной мощности двигателя является использование модернизированных коллекторов. [2] Увеличение выходной мощности часто достигается за счет увеличения площади поперечного сечения труб (что снижает сопротивление выхлопным газам) и проектирования длины труб таким образом, чтобы волна давления способствовала продувке выхлопных газов . Для рядных четырехцилиндровых двигателей и двигателей V8 выпускные коллекторы обычно имеют либо конструкцию 4-2-1 (где четыре трубы сливаются в две, а затем эти две трубы раздельно сливаются в одну), либо конструкцию 4-1 (где четыре трубы напрямую сливаются в одну).
Коллекторы обычно производятся компаниями по производству автомобильных запчастей, но иногда их можно купить в отделе высокопроизводительных деталей в автосалонах . Как правило, большинство энтузиастов производительности автомобилей покупают коллекторы по выпуску на вторичном рынке, изготовленные компаниями, которые сосредоточены исключительно на производстве надежных, экономически эффективных, хорошо спроектированных коллекторов специально для своих автомобилей. Коллекторы также могут быть изготовлены на заказ в специализированной мастерской. Из-за современных материалов, из которых сделаны некоторые коллекторы по выпуску на вторичном рынке, это может быть дорого. Выхлопная система может быть изготовлена на заказ для многих транспортных средств и, как правило, не является специфичной для двигателя или конструкции автомобиля, за исключением необходимости надлежащего жесткого соединения с двигателем. Обычно это достигается путем правильного определения размера на этапе проектирования и выбора подходящего типа и размера прокладки для двигателя.
Некоторые системы (называемые системами без катализатора или de-cat ) исключают каталитический нейтрализатор. Наличие каталитического нейтрализатора является юридическим требованием США. [3] [4] Нейтрализаторы не могут быть удалены из транспортного средства, которое используется только для «внедорожной» езды в Соединенных Штатах. [5] Основная цель каталитического нейтрализатора на автомобиле — сокращение вредных выбросов углеводородов, оксида углерода и оксидов азота в атмосферу. Они работают, преобразуя загрязненные компоненты выхлопных газов в воду и диоксид углерода. [6] Существует температура выключения, с которой каталитические нейтрализаторы начинают быть эффективными и работать должным образом. [7]
Каталитические нейтрализаторы могут вызывать обратное давление, если они засорены или не рассчитаны на требуемую скорость потока. 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 нестандартный продукт может сделать автомобиль непригодным для эксплуатации. [8]
Трубопровод, соединяющий все отдельные компоненты выхлопной системы, называется выхлопной трубой. Если диаметр слишком мал, мощность на высоких оборотах будет снижена. [9] Слишком большой диаметр трубы может снизить крутящий момент на низких оборотах и может привести к тому, что выхлопная система будет расположена ниже земли, что увеличит риск удара и повреждения во время движения автомобиля. [10]
На автомобилях с двумя комплектами выхлопных труб часто используется переходная труба для соединения двух труб. Типичные конструкции переходных труб представляют собой перпендикулярную трубу («H-pipe», из-за их формы) или угловые трубы, которые медленно сливаются и разделяются («X-pipe»).
Оригинальные глушители обычно снижают уровень шума от выхлопной трубы, отражая звуковые волны от задней, передней и боковых сторон глушителя. [11] Они разработаны для соответствия максимально допустимому уровню шума, требуемому государственными нормами. Однако некоторые оригинальные глушители являются значительным источником обратного давления. [ необходима цитата ]
Глушители Glasspack (также называемые «пушками» или «хот-догами») — это глушители прямоточной конструкции, которые состоят из внутренней перфорированной трубы, внешней сплошной трубы и стекловолоконной звукоизоляции между двумя трубами. Они часто имеют меньшее обратное давление, чем глушители оригинального оборудования, но относительно неэффективны в снижении уровня звука. Другой распространенный тип глушителя — камерный глушитель, который состоит из ряда концентрических или эксцентрических труб внутри полости расширительной камеры. Эти трубы позволяют звуку проходить в них и заставляют звуковые волны отражаться от закрытых плоских концов трубы. Эти отражения частично нейтрализуют друг друга, снижая уровень звука.
Резонаторы — это секции трубы, 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 в выхлопной системе.
В грузовиках глушитель иногда располагается поперек под передней частью кабины, а его выхлопная труба выходит вбок (с правой стороны, если левостороннее движение , с левой стороны, если правостороннее движение ). Сторона легкового автомобиля, на которой выхлоп выходит из-под заднего бампера, обычно указывает на рынок, для которого был разработан автомобиль, то есть у японских (и некоторых старых британских) автомобилей выхлоп расположен справа, поэтому они находятся дальше всего от обочины в странах с левосторонним движением, в то время как у европейских автомобилей выхлоп расположен слева. [ необходима цитата ]
Конец конечной длины выхлопной трубы, где она выходит наружу, как правило, единственная видимая часть выхлопной системы на транспортном средстве, часто заканчивается прямым или угловым срезом, но может включать декоративный наконечник. Наконечник иногда хромируется . Он часто имеет большую трубу, чем остальная часть выхлопной системы. Это обеспечивает окончательное снижение давления и иногда используется для улучшения внешнего вида автомобиля.
В конце 1950-х годов в Соединенных Штатах у производителей автомобилей появилась мода на задний бампер с отверстием на каждом конце, через которое проходил бы выхлоп. Два выхода символизировали двигатели V8. Многие дорогие автомобили (Cadillac, Lincoln, Imperial, Packard) были оснащены такой конструкцией. Одним из оправданий этого было то, что роскошные автомобили в те дни имели такой удлиненный задний свес, что выхлопная труба царапала землю, когда автомобиль пересекал пандусы. Мода исчезла после того, как клиенты заметили, что задняя часть автомобиля представляет собой область низкого давления, которая собирала сажу из выхлопных газов, а ее кислотное содержимое разъедало хромированный задний бампер. [ необходима цитата ]
Когда автобус , грузовик , трактор или экскаватор имеет вертикальную выхлопную трубу (называемую дымовыми трубами или трубами за кабиной ), иногда ее конец изогнут или имеет откидную крышку, которую поток газа отводит в сторону, чтобы попытаться предотвратить попадание посторонних предметов (включая фекалии птиц, сидящих на выхлопной трубе, когда транспортное средство не используется) внутрь выхлопной трубы. [ требуется ссылка ]
В некоторых грузовиках, когда глушитель (выхлопная труба) находится спереди назад под шасси, конец выхлопной трубы поворачивается и дует вниз. Это защищает любого, кто находится рядом с неподвижным грузовиком, от прямого попадания выхлопных газов, но часто поднимает пыль при движении по сухой, пыльной поверхности, например, по строительной площадке .
Вследствие проблемного характера адаптации выхлопных труб большого диаметра к ходовой части автомобилей с лестничной рамой или кузовом-на-раме с измененной геометрией подвески, озерные трубы эволюционировали, чтобы стать архетипом выхлопной системы автомобиля с передним двигателем, созданным специалистами по двигателям для автоспорта в 1930-х, 1940-х и 1950-х годах, чьей целью была оптимизация акустического эффекта , связанного с высокопроизводительными двигателями внутреннего сгорания. Название происходит от их использования на обширных, пустых, сухих озерных ложах к северо-востоку от округа Лос-Анджелес , где специалисты по двигателям изготавливали на заказ, меняли местами и оценивали цельные коллекторы коллекторов различной толщины в зависимости от температуры, влажности, высоты и климата, которые они ожидали. [ требуется ссылка ]
Никакого внутреннего прироста производительности, получаемого per se , озерные трубы развивались как функция практичности. В типичных случаях их коллекторы выходили прямо из передних колесных арок, что создавало риск удушья для гонщика, «озерные трубы» были сделаны так, что они простирались от фланца коллектора вдоль панелей коромысел, нижней стороны автомобиля, под дверями, что позволяло (1) настройщикам подвески иметь более низкий дорожный просвет, достаточный для попыток установления рекорда скорости на суше, и (2) настройщикам двигателей легкость и гибкость замены различных выпускных коллекторов без подъема автомобиля, что исключало необходимость выкручивать ходовую часть автомобиля.
Архитектура шасси Body-on-frame, уступающая архетипам superleggera , unit-body и monocoque , в тандеме с законодательством по борьбе со смогом сделали выхлопные трубы Lake устаревшими как вариант производительности. Для современных транспортных средств нет никакого значимого прироста производительности; выхлопные трубы Lake являются эстетическими аксессуарами, обычно хромированными. Некоторые позволяют водителю контролировать, направляются ли выхлопные газы в стандартную выхлопную систему или через выхлопные трубы Lake. Некоторые оснащены колпачками Laker, которые, прикрепленные крепежами на конце выхлопных труб, служат для (1) «закрытия» выхлопной системы, когда она не используется, и/или (2) указывают, что наличие выхлопных труб Lake является просто косметическим.
Header -back (или header back ) — часть выхлопной системы от выпускного коллектора до конечного отверстия для выхода наружу — все от header back. Системы Header-back обычно производятся как системы вторичного рынка для автомобилей без турбокомпрессоров .
Turbo -back (или turbo back ) — часть выхлопной системы от выхода турбокомпрессора до конечного отверстия для открытого воздуха. Системы Turbo-back обычно производятся как системы вторичного рынка для автомобилей с турбокомпрессорами. Некоторые системы turbo-back (и header-back) заменяют стандартные каталитические нейтрализаторы, в то время как другие имеют меньшее ограничение потока.
Cat-back (также cat back и catback ) относится к части выхлопной системы от выхода каталитического нейтрализатора до конечного отверстия для выхода наружу. Это обычно включает трубу от нейтрализатора до глушителя, глушитель и конечную длину трубы для выхода наружу.
Системы выхлопа Cat-back обычно используют трубы большего диаметра, чем стандартная система. Чтобы уменьшить противодавление, глушители, входящие в эти комплекты, часто представляют собой стеклопакеты . Если система разработана больше для показухи, чем для функциональности, ее можно настроить для усиления низких звуков от двигателей с высоким числом оборотов и малым рабочим объемом .
Системы дополнительной очистки выхлопных газов — это устройства или методы, позволяющие соблюдать нормы выбросов .
Детали выхлопной системы вторичного рынка могут увеличить пиковую мощность за счет снижения обратного давления в выхлопной системе. [12] [13] Иногда эти детали могут привести к аннулированию заводских гарантий, однако Регламент Европейского союза об исключениях из правил 1400/2002 запрещает производителям отклонять гарантийные требования, если детали вторичного рынка соответствуют по качеству и характеристикам оригинальным деталям. [14]
Многие автомобильные компании предлагают модернизацию выхлопной системы послепродажного обслуживания как подкатегорию настройки двигателя . Это часто относительно дорого, так как обычно включает замену всего выпускного коллектора или других важных компонентов. Однако эти модернизации могут улучшить работу двигателя за счет снижения противодавления выхлопных газов и уменьшения количества тепла от выхлопных газов, теряемого в подкапотной зоне. Это снижает температуру под капотом и, следовательно, снижает температуру впускного коллектора, увеличивая мощность. Это также имеет положительный побочный эффект, предотвращая повреждение термочувствительных компонентов.
Чаще всего противодавление снижается путем замены выпускных коллекторов на коллекторы, которые имеют более плавные изгибы и обычно более широкие диаметры труб.
Управление выхлопным теплом помогает снизить тепло, излучаемое выхлопной трубой и компонентами. Одним из доминирующих решений для модернизации послепродажного обслуживания является использование керамического покрытия, наносимого методом термического напыления в качестве теплового экрана . Это не только снижает потери тепла и уменьшает противодавление, но и обеспечивает эффективный способ защиты выхлопной системы от износа, термической деградации и коррозии.
Настройка может изменить шум выхлопной системы, известный как звук выхлопа . [15]
Медиа, связанные с выхлопными системами на Wikimedia Commons
_Boss_335_sedan_(2010-10-16)_05.jpg/1280px-2010_FPV_GT_(FG)_Boss_335_sedan_(2010-10-16)_05.jpg)