Издавна основным требованием к выхлопной системе автомобиля было эффективное отведение отработавших газов от двигателя в атмосферу, почти сразу же к этой функции добавилось приглушение звука сопровождающего этот отвод. В виду небогатого функционала и как следствия простоты устройства, проблемы выхлопной системы были вызваны, либо высокой температурой, выхлопных газов, либо коррозией от постоянного воздействия окружающей среды.
При различных режимах работы мотора, выхлопные газы имеют температуру от 300 до 500 градусов по Цельсию. Постоянные циклы нагрева и остывания, вибрация, механическое воздействие и тряска, а также работа в условия влажности и грязи делают неэффективными практически все стандартные способы защиты глушителя от разрушения и износа.
Основные задачи системы выхлопа автомобиля довольно тривиальны и не требуют сложных технологических решений. Газы от двигателя через выпускной коллектор, двигаются в приемную трубу, а оттуда через основной глушитель на улицу.
Для приглушения шумов всех частот, используется несколько видов глушителей. Предварительный или передний глушитель называется резонатором, и основной или задний глушитель называется поглотителем. В некоторых системах резонатор и поглотитель совмещают.
Дополнительные связывающие трубы и гофра призванная снять вибрации от работающего мотора образуют самодостаточную законченную систему выхлопа.
Система настолько проста, что даже коррозировать и нагреваться приходится небольшому количеству деталей.
Однако, простые системы постепенно уходят в прошлое. С ужесточением требований экологического законодательства, системе выхлопа добавилось «хлопот» в виде еще одной функции – уменьшение концентрации в выхлопных газах, отравляющих атмосферу веществ. Это добавило выхлопной системе новых компонентов и как следствие новые «болячки».
Катализатор – появился в системах выхлопа одним из первых. Обычно состоит из множества керамических сот, для увеличения площади поверхности, по этим сотам и движутся раскаленные отработавшие газы.
Нет, пожалуй, ни одного катализатора, который бы погубила коррозия. Первым делом катализатор забивается от нагара и сажи. Так же нередка ситуация когда керамика ломается от удара или из-за вибрации в процессе эксплуатации.
Кроме того, при неправильном смесеобразовании или же неполадках в системе зажигания, часто происходит догорание топлива в выхлопной системе от чего соты катализатора оплавляются.
Чтобы не произошло с катализатором, результат один – он превращается в непреодолимую преграду для выхлопных газов.
В более простых системах подобная ситуация могла произойти только лишь с гофрой, части оплавленной или оборванной внутренней оплетки могли закупорить трубу на выходе.
Но шанс столкнуться с такой проблемой был практически нулевой, т.к. это могло произойти только из-за неправильного монтажа, когда гофра работала в условиях сильного перегиба.
С появлением же катализатора любая неисправность, связанная с повышенным нагарообразованием, а также попадание в трубу несгоревшего масла или топлива, ведет к появлению проблем. А это значит, что даже некачественное топливо, плохо прогретый мотор и преимущественно короткие поездки приводят к уменьшению срока службы катализатора.
Пришел катализатор, следом началось постепенной засилье электроники – появился датчик кислорода или лямбда-зонд, его задача определить количество кислорода, содержащегося в выхлопном газе. Эта информация нужна блоку управления мотора с целью корректировки насыщения рабочей смеси так, чтобы она сгорала наиболее полно.
Понятно, что датчик кислорода не могут не внести свой вклад в ворох проблем от выхлопа. Лямбда-зонд реагирует на загрязнение и присутствие в топливной смеси различных присадок, кроме того он электрический, а значит есть с целостностью его электронной части. Но даже идеально работающий лямбда-зонд может передавать недостоверную информацию, например, из-за повреждения целостности выхлопной трубы, а это в свою очередь приведет к неправильной работе двигателя в целом.
Датчиков-кислорода много не бывает, подумали автопроизводители и добавили еще один, задача которого, анализировать выхлоп прошедший катализатор. Сами катализаторы стали оборудоваться электроподогревом для более быстрого выхода на рабочую температуру. Некоторые автомобили стали оборудоваться двумя катализаторами. Да и лямбда-зонды обзавелись подогревом.
Чтобы автовладелец уж точно не заскучал, была введена система бортовой диагностики OBD, ее задача собирать и контролировать информацию о содержании вредных частиц в выхлопе. OBD сперва только сигнализировала водителю о неисправности, в данный момент полномочия OBD настолько расширены, что она может включать аварийный режим работы двигателя. Хочешь не хочешь, а наплевать на экологию тебе не позволят и СТО придется посетить.
Лямбда-зонд нужен для двигателя бензинового, дизельный мотор итак получает кислород в избытке, соответственно в избытке его содержится и в выхлопе.
Но при сгорании дизельного топлива образуется сажа. Введя жесткие ограничения по содержанию сажи в выхлопе, получили необходимость оснащения выхлопа сажевыми фильтрами.
Сажевый фильтр очень похож на катализатор. Беда у них кстати общая - они забиваются.
Накопленные частички сажи можно очистить с помощью регенерации, однако кроме сажи, есть еще зола, а зола не горит, поэтому рано или поздно фильтр все равно придется либо заменить, либо вырезать.
Для увеличения срока службы сажевого фильтра, необходимо использовать только качественное топливо и малозольное моторное масло.
Для отслеживания состояния сажевого фильтра необходимы показатели давления и температуры, а это значит, что новые датчики, добавившие владельцам хлопот, поселились в системе выхлопа.
Владельцам бензинового автомобиля, вроде бы можно выдохнуть, однако рано или поздно сажевые фильтры будут и на бензиновом моторе. Следующие экологические нормы, которые планируется ввести, будут настолько требовательные к содержанию сажи в выхлопе, что самые распространенные двигатели с непосредственным впрыском топлива окажутся за рамками правил. К слову Mercedes S500 уже оборудован сажевым фильтром.
Прогресс не стоит на месте и вот уже на подходе – селективный катализатор. И это уже не просто катализатор, а целый агрегат, который будет хранить, дозировать и подавать в выхлопной коллектор водный раствор мочевины. Однозначно подобная система потребует дополнительных датчиков и еще большего усложнения системы выхлопа в целом.
Скорее всего, даже это не предел модернизации выхлопной системы. Благодаря экологическим нормам, за последние 20 лет содержание в выхлопе различных отравляющих веществ уменьшилось в разы.
Но не смотря на экологические достижения, многие автовладельцы крайне негативно настроены по поводу различного рода усложнения и без того уже капризной выхлопной системы.
Основная причина таких настроений заключается в высокой стоимости ремонта всех этих достижений экологов. Отсюда длинные очереди в СТО для того чтобы сделать выхлопную систему своего автомобиля максимально простой, вырезать сажевые фильтры и катализаторы, поставить обманки и ездить дальше не зная бед.