Диагностика системы выпуска отработавших газов автомобиля

Обновлено: 03.07.2024

Диагностика системы выпуска отработавших газов автомобиля

Пн-Пт с 9.00 до 20.00
nСб с 10.00 до 17.00

Нормальная работа выхлопной системы важна не меньше, чем, к примеру, комфортные настройки подвески или четкое переключение передач. Механики знают, что проблемы с глушителем или резонатором рискуют обернуться не только сильным ревом из-под днища, но и сбоями в работе двигателя (сами понимаете, какие расходы это может повлечь).

Наши специалисты проведут бесплатный осмотр системы выпуска вашей машины, что позволит выявить неисправность, а затем грамотно ее устранить.

Чаще всего слесарям приходится сталкиваться с типичными поломками данного узла, о которых стоит помнить каждому автолюбителю.

Основные проблемы системы выпуска

Среди таковых значатся:

Диагностика системы выхлопа на наличие внешних дефектов.

Это лишь типовой перечень. Но не все так страшно, как кажется — механики нашей СТО быстро обнаружат любые отклонения от нормы благодаря диагностике.

Определение неисправности

Его проводят в несколько этапов:

Неисправности глушителя или резонатора могут привести к серьезным проблемам в работе двигателя

Машина ставится на подъемник для осмотра на предмет возможных повреждений элементов системы выпуска (вмятины, следы коррозии, люфты и т.п.);
Затем проводится ряд аппаратных проб: замеряется уровень СО при работающем в разных режимах моторе, сканером снимают информацию с датчиков (так находят сбои в работе ЭБУ), делается замер температуры катализатора. Кстати, оценить его состояние можно и без снятия;
Все соединения и прокладки «проходят» газоанализатором;
Проверяются блоки EGR бензиновых двигателей и DPF (в случае с дизелями), заодно оценивается давление в системе;
У авто с разведенным глушителем проверяют равномерность циркуляции выхлопных газов.

После подробного осмотра принимается решение о замене неисправных деталей. Мы считаем, что лучше сделать раз, но грамотно, чем в несколько подходов, но для отвода глаз, чем грешат иные горе-сервисмены. Это гарантирует езду без проблем (да и экономию средств клиентов).

Как проверить герметичность выхлопной системы

Главное предназначение выхлопной системы заключается в том, чтобы предотвращать попадание продуктов сгорания в салон и подавлять шумы выхлопа. Помимо этого, данная система отвечает за состав газов. Порой водитель может сталкиваться с такими неприятностями, как повышенный шум выхлопа, появление запаха гари в салоне. Главное, при этом, вовремя провести диагностику и установить проблему. Первым делом следует проверить состояние глушителя.

Симптомы утечек выхлопной системы. Когда система выхлопа теряет герметичность, это легко определить по некоторым факторам. Первое и главное - появление свиста и щелчков во время работы силовой установки. Среди дополнительных признаков можно отметить обгорание и обесцвечивание краски на местах, где соединяется цилиндр и головка блока. Кроме того, об этом могут говорить обожженные провода.

Второй фактор - при запуске силовой установки на прокладку выпускного коллектора идет повышенная нагрузка. Из-за этого через некоторое время образуются протечки. Проблемные участки обнаруживаются визуально в области подсоединения системы выпуска.

Третий фактор - в салоне могут возникать вибрации, которые ощущаются на рулевом колесе, педалях и сиденьях. Такое явление может появиться, если внутри выхлопной трубы образовалась ржавчина. Как правило, с таким дефектом встречаются транспортные средства, которые используются редко на короткие поездки. В таких условиях эксплуатации трубопровод не может прогреться нормально, поэтому конденсат не испаряется, а провоцирует образование ржавчины.

Четвертый фактор - при движении на высокой скорости можно ощутить снижение мощности силовой установки. Вместе с этим растет топливный расход. Дело в том, что если в системе есть утечки, нагрузка на силовой агрегат начинает возрастать, из-за этого он требует большее количество топлива.

Как обнаружить повреждение. Если вдруг в автомобиле появились вышеуказанные признаки, нужно сразу определять источник проблемы. В некоторых случаях это можно сделать самостоятельно. Самый простой способ предполагает использование руки. Если появилась вибрация и посторонние звуки, нужно провести рукой возле труб, не касаясь горячего металла. На поверхности ладони можно будет ощутить поток горячего воздуха.

Темные пятна. Если во время работы двигатель издает странные звуки, можно сказать, что глушитель «сечет». Провести диагностику можно при помощи осмотра.

Пылесос. Процедуру проверки таким способ следует проводить по этапам:

Дать коллектору остыть;

Снять с пылесоса фильтр, мешок, насадки и прикрепить шланг к выхлопной трубе при помощи скотча;

Включить пылесос, соорудить стетоскоп из шланга и воронки;

Определить на звук откуда всасывается воздух.

Если отверстие будет обнаружено, его следует закрыть пальцем. Если шум прекратился, значит это и был источник проблемы.

Итог. Если в салоне ощущается вибрация, повышенный шум выхлопной системы и запах гари, стоит проверить выхлопную систему на герметичность. Выявить проблемы можно самостоятельно, без обращения к специалистам.

Техническое обслуживание системы выпуска отработавших газов

При техническом обслуживании автомобиля следует обязательно осматривать газоотводную систему. При осмотре необходимо проверить элементы крепления на прочность, убедиться, что нет коррозии и истираний. Если труба сильно деформирована, необходимо ее заменить. При необходимости заменяют прокладку.

Система выпуска отработавших газов состоит из приемной трубы, дополнительного и основного глушителей и, если они предусмотрены, катализатора и датчика контроля выхлопных газов. Соединения элементов системы разборные. Отработавшие газы отводятся из двигателя через выпускной коллектор и приемную трубу. Приемная труба дополнительно крепится на днище автомобиля. Между фланцами коллектора и приемной трубы устанавливается уплотнительная прокладка.

Автомобили с приводом на все колеса имеют несколько по-другому расположенную систему выпуска отработавших газов.

Глушители вместе с трубами образуют неразборные узлы, при ремонте, в случае выхода их из строя, они должны быть заменены новыми в сборе. Деталями разового пользования являются гайки и уплотнительная прокладка глушителя.

Проверка клапана отбора отработавших газов

Модели зарубежных автомобилей, оснащенные электронной системой впрыска топлива, могут быть оборудованы клапаном отбора отработавших газов, который управляет вакуумным шлангом. Расположен вакуумный шланг между двигателем и корпусом устройства впрыска у всасывающего патрубка. Обычно проверяют его раз в год. Для проверки, если необходимо, снимают воздушный фильтр.

Через отверстие снизу в корпусе клапана необходимо просунуть два пальца и захватить ими диафрагму. Затем нажимают на тягу управления дроссельными заслонками и увеличивают число оборотов. Диафрагма при этом должна переместиться вверх. На холостом ходу нажимают на диафрагму снизу вверх, число оборотов при этом должно значительно снизиться. Если при увеличении газа диафрагма не перемещается и при этом число оборотов не уменьшается, необходимо снять ее и очистить. В случае необходимости клапан заменяют.

Проверка глушителя

В процессе эксплуатации автомобиля при работе двигателя на переобогащенной смеси происходит неполное ее сгорание. Недогоревшее топливо выбрасывается наружу в виде сажи, часть которой оседает на внутренней стенке глушителя и постепенно загрязняет ее. Иногда глушитель загрязняется в результате попадания в него пыли и грязи. При загрязнении глушителя двигатель теряет мощность и потом может заглохнуть совсем.

Состояние глушителя определяют простукиванием и осмотром. При легком постукивании снаружи чистый глушитель издает звонкий металлический звук, а загрязненный издает глухой звук.

Снятие системы выпуска отработавших газов. Перед снятием системы выпуска отработавших газов все резьбовые соединения смазывают средством для растворения ржавчины. Если для этих целей нет специальной жидкости, используют тормозную жидкость.

Разбор системы выпуска отработавших газов производят в следующем порядке. Сначала снимают основной глушитель; если он не снимается, перепиливают выпускную трубу примерно в 10 см за хомутом, а затем оставшуюся часть трубы распиливают вдоль и сбивают зубилом.

При наличии сварочного аппарата область стыка прогревают; чтобы не прожечь при этом пластмассовый бак и топливопроводы, днище автомобиля защищают асбестом.

Датчик контроля отработавших газов вывертывают с трубы гаечным ключом, вращая рукой электрический провод, чтобы не произошло обрыва. Там, где это необходимо, отворачивают болты крепления приемной трубы к опоре.

Чтобы выровнять газоотводную систему, во время ее установки двигатель и саму систему необходимо прогреть до рабочей температуры. Затем завинчивают все крепежные болты и хомуты, запускают двигатель и оставляют его на холостом ходу; на хомутах завинчивают болты.

Проверка и регулировка катализатора

Чтобы снять катализатор отвертывают его винтовое соединение, заднюю часть катализатора отводят в сторону и снимают.

Автомобиль с катализатором необходимо заправлять бензином, не содержащим свинца.

Чтобы не повредить датчик контроля отработавших газов и катализатор, не следует запускать двигатель путем включения передачи на движущемся автомобиле — с горки, накатом, буксиром, так как несожженное топливо может привести к перегреву и разрушению катализатора. Автомобиль следует запускать от аккумулятора. Если автомобиль с катализатором движется на нейтральной скорости, нельзя выключать зажигание. Следует избегать частых холодных запусков, так как в карбюраторе собирается несгоревший бензин, который при нагревании возгорается с детонацией и повреждает детонатор.

Если имеются перебои в системе зажигания автомобиля с катализатором, следует отключить управляющее реле топливного насоса. Проводить проверку зажигания на искру нельзя; нельзя проверять работу цилиндров путем отключения зажигания одного из цилиндров. При отключении зажигания какого-то цилиндра, а также при использовании мотор-тестера несгоревшее топливо попадает в катализатор. Если в зажигании имеются перебои, нужно избегать высоких оборотов двигателя. Неисправность следует устранить как можно скорее.

При заливке моторного масла необходимо не превышать маркировки максимального уровня. В автомобиле с катализатором можно использовать только качественные, стабильно работающие свечи зажигания с медными электродами и параметрами, определенными в инструкции по эксплуатации автомобиля.

Средство для консервации днища на катализатор или защитный теплоизолятор наносить нельзя. В автомобилях с катализатором нужно проверить электрическое соединение и надежность крепления датчика отработавших газов.

Как работает система выпуска отработавших газов

Конструкция системы выпуска

Основной задачей системы выпуска является эффективный отвод отработавших газов из цилиндров двигателя, снижение их токсичности и уровня шума. Зная, из чего состоит выхлопная система в автомобиле, вы сможете лучше понимать принципы ее работы и причины возможных неполадок. Устройство стандартной выхлопной системы зависит от вида используемого топлива, а также от применяемых экологических стандартов. Выхлопная система может состоять из следующих элементов:

Принцип работы системы выхлопа

В классическом варианте для бензиновых двигателей выхлопная система автомобиля работает следующим образом:

Выпускные клапана двигателя открываются, и отработавшие газы с остатками не сгоревшего топлива выбрасываются из цилиндров.
Газы из каждого цилиндра попадают в выпускной коллектор, где объединяются в один поток.
По приемной трубе отработавшие газы из выпускного коллектора проходят через первый лямбда-зонд (кислородный датчик), который фиксирует количество кислорода в составе выхлопа. На основе этих данных электронный блок управления корректирует топливоподачу и состав топливовоздушной смеси.
Далее газы попадают в катализатор, где вступают в химическую реакцию с металлами-окислителями (платиной, палладием) и металлом-восстановителем (родий). Рабочая температура газов при этом не должна быть ниже 300°С.
На выходе из катализатора газы проходят второй лямбда-зонд, с помощью которого происходит оценка исправности работы каталитического нейтрализатора.
Далее очищенные отработавшие газы попадают в резонатор, а затем в глушитель, где потоки выхлопа преобразуются (сужаются, расширяются, перенаправляются, поглощаются), что снижает уровень шума.
Из основного глушителя отработавшие газы уже попадают в атмосферу.

Система выхлопа дизельного двигателя имеет некоторые особенности:

Выходя из цилиндров, отработавшие газы попадают в выпускной коллектор. Температура выхлопных газов дизельного двигателя варьируется в диапазоне 500-700 °С.
Далее они попадают в турбокомпрессор, осуществляющий наддув.
После этого выхлоп проходит через кислородный датчик и попадает в сажевый фильтр, в котором удаляются вредные компоненты.
В завершении выхлоп проходит через автомобильный глушитель и выходит в атмосферу.

Эволюция системы выхлопа неразрывно связана с ужесточением экологических стандартов эксплуатации автомобиля. Так например, начиная с категории Евро-3, установка катализатора и сажевого фильтра для бензиновых и дизельных моторов обязательна, а их замена на пламегаситель считается нарушением закона.

Ремонт и техническое обслуживание автомобилей

Для диагностики необходимы техническая документация от изготовителя и измерительные приборы: автомобильный мультиметр, манометр, ручной вакуумный насос, логический пробник и осциллограф.

Диагностика термоклапана, датчиков и соленоидов

Для диагностирования отдельных элементов системы рециркуляции могут использоваться следующие приборы и инструменты:
1. Вольтметром контролируется напряжение на контактах соленоидов в токовом и обесточенном режимах.
2. Омметром проверяются сопротивления обмоток датчиков соленоидов и наличие замыкания на «массу».
3. С помощью вакуумного насоса и манометра проверяете правильность работы электро- и термоклапанов.
4. С помощью осциллографа проверяются выходные сигналы всех датчиков, используемых ЭБУ при управлении ЕGR: положения дроссельной заслонки, оборотов коленчатого вала, разрежения во впускном коллекторе и т.п.

Диагностика основного клапана системы ЕGR

Типичная неисправность основного клапана - негерметичность диафрагмы в вакуумной камере или неплотная посадка запорного устройства клапана из-за загрязнения. В системах ЕGR без, использования противодавления выхлопных газов клапан снимается с двигателя, к его вакуумному входу подключается ручной вакуумный насос, подается разрежение около 250 мм рт. ст. Шток клапана должен втянуться, а запорной устройство открыться, приложенное разрежение не должно изменяться, а шток менять своего положения, в течение не менее 30 с. В противном случае диафрагма имеет утечку и клапан следует заменить.

В системах ЕGR с использованием противодавления выхлопных газов основной клапан системы ЕGR снимать бессмысленно, так как без подачи давления выхлопных газов он не сработает даже исправный. В этом случае необходимо следовать процедуре проверки, рекомендованной изготовителем, которая обычно предусматривает ограничение прохода выхлопных газов через выхлопную трубу.

Замена компонентов системы ЕGR

Это несложная операция, тем не менее, следует соблюдать следующие правила:

резьбовые соединения термоклапанов, работающих в охлаждающей жидкости, перед установкой покрываются тонким слоем не затвердевающего герметика, рекомендованного изготовителем;
при установке основного клапана ЕGR всегда используется новая прокладка;
резьбовые соединения затягиваются с усилиями, рекомендованными производителем для предотвращения утечек разрежения или выхлопных газов;
вакуумные шланги рекомендуется демонтировать и подключать поочередно, чтобы не перепутать.

Диагностика систем ЕGR с электронным управлением

Электропневматические системы (ЭПС)

Разрежение подается в систему ЕGR (ЭПС) через нормально открытый электроклапан, который управляется от ЭБУ. Когда система управления подачей топлива работает в разомкнутом режиме, ЭБУ замыкает контакт соленоида электроклапана на массу транзисторным ключом, блокируя подачу разрежения на клапан ЕОК.
Если клапан ЕGR открыт в несоответствующем режиме работы двигателя, то это указывает на то, что нет подключения контакта соленоида электроклапана на «массу» или нет напряжения питания на другом контакте его обмотки.
Если клапан ЕGR не открывается - соединение между ЭБУ и контактом соленоида замкнуто на «массу» вне ЭБУ.

Для управления потоком рециркуляции может применяться широтно-импульсная модуляция. При этом ЭБУ периодически замыкает контакт соленоида электроклапана на «массу». Отношение длительности включенного состояния соленоида, к периоду называется коэффициентом заполнения, который измеряется, в процентах.
Обычно 0% соответствует блокированию подачи разрежения на клапан, а 100% соответствует полностью открытому клапану.

С помощью мультиметра, подключенного щупами к соответствующей клемме и «массе», можно проконтролировать частоту коммутации соленоида и коэффициент заполнения по среднему значению напряжения на обмотке.
Осциллограф для таких измерений дает более наглядную картину, чем мультиметр.

С диагностическими целями в клапан EGR встраивается вакуумный ключ. ЭБУ использует сигнал ключа для проверки наличия разрежения в вакуумной линии клапана EGR. Исправный ключ работает синхронно с электроклапаном, его электрический сигнал можно контролировать с помощью мультиметра, осциллографа или логического пробника, подключенных к соответствующему контакту в разъеме.

Работа системы рециркуляции, где электроклапан вентилирует пространство над диафрагмой в атмосферу, в принципе аналогична.
Потенциометрический датчик положения клапана выдает напряжение 0,5…1,5 В на контрольную клемму когда клапан закрыт и примерно 4,5 В, когда клапан открыт.

Диагностика цифровых клапанов ЕGR

В этих устройствах вакуумный сигнал не используется система полностью электрическая. В цифровом клапане ЕGR реализуется преобразование двоичного кода сигнала от ЭБУ в площадь поперечного сечения проходного канала для выхлопных газов между впускным и выпускным коллекторами. Соленоиды в цифровом клапане коммутируются на «массу» транзисторами в ЭБУ независимо друг от друга.

При двухразрядном управлении цифровым клапаном, ЭБУ проверяет работу системы ЕGR открывая каждый из двух каналов по отдельности и фиксируя реакцию датчика кислорода. При отличии сигнала датчика кислорода от ожидаемого, ЭБУ записывает в память соответствующий код ошибки.

При трехразрядном управлении цифровым клапаном тестирование сводится к контролю сигнала датчика давления во впускном коллекторе, где разрежение должно изменяться соответствующим образом.
При диагностировании цифровых клапанов ЕGR двигатель прогревают, регулятор холостых оборотов должен быть отключен, иначе ЭБУ будет их стабилизировать.
Система с тремя клапанами проверяется аналогично с таким же наблюдаемыми последствиями.
Если при коммутации одного из соленоидов режим работы двигателя не изменяется, то это соленоид неисправен или нет поступления выхлопных газов через его проходное отверстие.

В заключение следует отметить, что разработаны и уже применяются клапаны ЕGR, сходные по конструкции с регулятором холостых оборотов. Здесь клапан приводится в действие исполнительным механизмом, например, шаговым электродвигателем управляемым от ЭБУ по совокупности сигналов определенных датчиков.
Сигнал разрежения не используется. Клапан перемещается равномерно, плавно регулируя сечение для прохода выхлопных газов.

Тепловизионная диагностика системы выпуска отработавших газов автотранспортных средств

Методика подразумевает создание алгоритма диагностики системы отработавших газов автотранспортных систем, подверженных тепловым нагрузкам без разборо-сборочных работ, выявление элементов данных систем с наиболее выраженными диагностическими параметрами теплового контроля.

Ключевые слова: система выпуска отработавших газов, тепловизор, диагностика, тепловизионная диагностика.

Эксплуатация автотранспортных средств становится более комфортной для водителя и пассажиров. Однако конструкция автотранспортных средств с каждым годом становится сложнее. Технические навыки специалистов и инженеров увеличиваются одновременно с потребностью в специальном оборудовании для диагностических работ. Выявление дефекта в сложных конструкциях автотранспортных средств требует минимизации разборо-сборочных работ. Тепловизионный контроль позволяет решать эти задачи.

Выбор теплового контроля по средствам тепловизора и пирометра наиболее отвечает требованиям по диагностике автотранспортных средств, так как не требуют прямого контакта. Пирометр необходим для определения точной температуры в зоне повышенных температур. Зону перегрева определяет тепловизор.

Таким образом, использование тепловизора среднего ценового сегмента возможно только с использование пирометра для определения точных и высоких температур.

Инфракрасный неразрушающий контроль — вид теплового неразрушающего контроля с использованием инфракрасной (ИК) техники (тепловизор или пирометр) [1, c.5]. Этот факт стал причиной широкого распространения инфракрасных камер или тепловизоров как инструмента неразрушающего контроля.

Принцип действия тепловизионных приборов основан на преобразовании теплового излучения объектов в видимое изображение, выводимое на монитор. Тепловое излучение, регистрируемое тепловизором, лежит в инфракрасном диапазоне длин волн. Всякое тело с температурой выше 0°C излучает электромагнитные волны ИК — диапазона, поэтому для тепловизора любой исследуемый объект будет являться излучателем, что отличает тепловизор от приборов видимого диапазона, которые воспринимают объекты, излучающие в видимом диапазоне или отражающие внешнее видимое излучение. Одним из главных условий формирования инфракрасного изображения объекта является наличие температурного контраста или контраста коэффициентов излучения между объектом и фоном, а в пределах контура объекта — между его отдельными элементами. Современные тепловизионные приборы способны воспринимать температурные контрасты на уровне 0,01°C [2].

Любое автотранспортное средство является источником множественных тепловых процессов, которые свидетельствует о работе элемента, узла и агрегата в целом.

Тепловизор для диагностики автотранспортных имеет ряд преимуществ, таких как:

– использование при любых режимах работы;

– получение мгновенных исходных параметров;

– визуализация процесса по средствам цветовых преобразований;

– бесконтактность процесса диагностики.

Однако использование телевизионного контроля ограниченно конструкцией автомобиля, так как основной целью любого диагностического оборудования состоит в определении локальной неисправности.

Таким образом, задача телевизионного контроля состоит в определении локальной неисправности с учетом минимизации разборо-сборочных работ.

Выпуск отработавших газов, образующихся при сгорании топлива. Отработавшие газы поступают в выпускной коллектор, затем направляются в каталитический нейтрализатор, глушитель и атмосферу. Диагностика системы выпуска отработавших газов подразумевает проверку исправности её элементов. Элементы системы выпуска отработавших газов представлены на рисунке 1.

Система отвода выхлопных газов автомобиля, как правило, имеет высокую температуру. Исследуя температуру различных частей выхлопной системы, можно не разбирая ее, выявить ее неисправности. Также тепловизионное измерение может выполняться с целью предотвращения самовозгорания от контакта выхлопной трубы с другими деталями корпуса автомобиля [3].

Извесно, что система выпуска отработавших газов подвергается строгой проверки экологичности. Некоторые газы значительно влияют на глобальное потепление, поэтому существуют строгие нормы, регулирующие процессы контроля, документирования, использования и отчетности в отношении системы выпуска отработавших газов автотранспортных средств. Тепловизор позволяет определить место утечки. На рисунке 2 продемонстрирована утечка промежуточной трубы системы выпуска отработавших газов автотранспортного средства с помощью ИК изображения.

Рис. 2. ИК изображение промежуточной трубы системы выпуска отработавших газов автотранспортного средства

Помимо высокой тепловой нагрузке система подвержена множественным загрязнениям от нагара, который из цилиндров двигателя внутреннего сгорания скапливаются в элементах системы. Диагностический параметром, который может быть свидетельствовать о загрязненной выхлопной системе — это повышенный расход топлива. Причиной данного дефекта может служить загрязнение глушителя системы. Для классической проверки необходимо произвести демонтаж и монтаж глушителя. При внедрении телевизионного контроля демонтаж не понадобится. На рисунке 3 продемонстрировано ИК изображение глушителя.

Рис. 3. ИК изображение глушителя системы выпуска отработавших газов автотранспортного средства

На рисунке 3 выявлены локальные перегревы, которые свидетельствуют о малой проходимости.

Таким образом, можно сделать вывод, что тепловизионная диагностика системы выпуска отработавших газов автотранспортного средства выполняет поставленные задачи, определяя основные неисправности без разборо-сборочных работ.

Диагностика выхлопной системы

В услуги CITYCLUSH входит не только комплексное обследование и ремонт легковых машин, но и их систем по отдельности, например, диагностика систем выхлопа.

Что входит в выхлопные системы и какие функции они выполняют

Функции глушителя

Любой двигатель, во избежание «рёва», нуждается в глушителе шума, так как перепад давления отработавших газов, исходящих с большой скоростью из цилиндра создаёт резкий звук вибрации за счёт частоты колебаний.

Функции нейтрализатора

В выпускной трубе имеется каталитический нейтрализатор, на ячейках из керамики которого расположен катализатор. С его помощью происходит процесс окисления токсичные частицы топлива до состояния воды и углекислого газа.

Сеть техцентров послегарантийного обслуживания CITYGLUSH осуществляет замену и ремонт катализатора, который крепится к выходному коллектору.

Между воздухом и топливом в цилиндре двигателя должен быть баланс. Это важно для того, чтобы нейтрализатор не портился из-за догорания топлива прямо в нём от переизбытка топлива и недостатка воздуха, или по причине замедления процессов окисления.

Функции лямбда-зонта

В нейтрализаторе находится датчик лямбда-зонт, в функции которого входит оповещение контроллера системы впрыска о состоянии состава смеси для того, чтобы осуществлять «экологическую» работу двигателя и более качественно отрабатывать газы.

На него мы можем установить обманку - эмулятор для удаления предупреждающих сигналов с бортового компьютера.

Функции резонатора

В системе выхлопа участвует и резонатор для перенаправления пульсации потока отработавших газов, при расширении и отражении во внутренней камере, уменьшая интенсивность энергии и температуры. Если в автомобиле нет нейтрализатора, то чтобы не расплавить резонатор путём ожога уже отработавшими газами, ставится пламегаситель, металлическая трубка с рифлёными вставками внутри, для их расширения и снижения их температуры.

Пламегаситель мы можем установить вместо катализатора.

Функции гофры

Гофра глушителя визуально напоминает трубку с дизайном металлического плетения. Это важная деталь служит соединителем приёмной и выпускной трубы глушителя, выполняет работу значительного уменьшения шума в салоне автомобиля и снижения вибраций, проистекающих от двигателя глушителя. Гофра приходит в негодность при неаккуратной парковке, неосторожной езде или естественный путём со временем.

CITYGLUSH осуществляет замену гофры при необходимости или по вашему желанию за небольшую цену.

Все наши клиенты довольны обслуживанием и 80% из них остаются с нами.

Для записи на ремонт позвоните нашим мастерам

Диагностика системы выпуска отработавших газов автомобиля

Автомобильный транспорт занимает лидирующее место в структуре перевозки грузов (69 %) и пассажирообороте (71 %), доля которых неуклонно растет пропорционально динамике роста числа мобильных энергетических средств.

Актуальность темы. Легковые автомобили являются самым распространенным источником загрязнения окружающей среды токсическими вредными выбросами. По этой причине законодательные международные и национальные требования, накладывающие ограничение на степень этого загрязнения, периодически ужесточаются. При этом конструкции легковых автомобилей подвергаются непрерывному совершенствованию. В частности, это подразумевает разработку и внедрение в производство эффективных технических устройств уменьшающих выброс токсических веществ, таких как СО, NOx, СН, а также твердых частиц сажи в составе отработавших газов (ОГ) [1, 2, 3, 4].

Целью настоящей работы является повышение эффективности диагностирования элементов системы выпуска ДВС путем контроля отдельных участков осциллограммы количества газов в цилиндре в зависимости от угла поворота коленвала при обеспечении тестового нагружения; выбега коленчатого вала ДВС и сопротивления выпускной системы.

Проведенный анализ факторов, влияющих на техническое состояние элементов системы выпуска, показывает, что наиболее уязвимы и подвержены отказам каталитический нейтрализатор и датчик кислорода (далее в тексте λ-зонд). Поэтому при эксплуатации ДВС необходимо осуществлять процесс контроля технического состояния данных элементов выпускного тракта [4, 5, 6].

Проведем анализ методов и средств диагностирования элементов системы выпуска ДВС (табл. 1).

Анализ методов и средств диагностирования ДВС

1. Проверка токсичности

Сложность локализации причины

2. Перепад давления

Осциллограф Постоловского, тензоаппаратура с датчиками давления

Высокая чувствительность, универсальность, точность, мобильность

Высокая стоимость, необходима высокая квалификация персонала

3. Электрические параметры λ-зонда

Универсальность, оперативность поиска неисправностей

Для использования необходим квалифицированный персонал, высокая трудоемкость

Универсальность, оперативность поиска неисправностей

Для использования необходим квалифицированный персонал

Отключатель электромагнитных форсунок

Удобство в использовании, достоверность, дешевизна

Необходима высокая квалификация персонала, сложность анализа информации

6. Сопротивление прохождению отработавших газов

Осциллограф Постоловского, отключатель электромагнитных форсунок

Высокая чувствительность, оперативность, достоверность, универсальность

Необходима высокая квалификация персонала, сложность анализа информации

Проведенный анализ методов и средств диагностирования позволил выявить их основные преимущества и недостатки. Наиболее перспективным направлением является разработка новых методов диагностирования выпускного тракта с использованием осциллографа Постоловского и отключателя электромагнитных форсунок [5, 6, 7, 8, 9]. В данном случае использование отключателя электромагнитных форсунок позволяет задавать нагрузочные режимы для повышения чувствительности диагностических признаков.

Теоретические исследования

Степень очистки отработавших газов определяется [1, 3, 4]:

(1)

где δ – степень очистки отработавших газов; а – удельная поверхность гранул катализатора, м2/г; l – толщина слоя катализатора, м; Re_Э – эффективное число Рейнольдса.

Перепад давления на слое катализатора:

(2)

где G – массовый расход отработавших газов, кг/с; F – площадь реактора, м2; ρ – плотность, кг/м3; ε – пористость слоя катализатора; f_Э – коэффициент сопротивления.

Коэффициент сопротивления можно найти из выражения

(3)

Эффективное число Рейнольдса –

(4)

Для примера рассмотрим влияние технического состояния системы выпуска (увеличенное сопротивление) на мощность ДВС (по снижению частоты вращения коленчатого вала ДВС) [5, 7, 9, 10]:

(5)

где n_Н1 – частота вращения коленчатого вала исправного ДВС (табличное значение), мин–1; n_Р1 – реальное значение частоты вращения коленчатого вала неисправного ДВС, мин–1; ±Δn_Р1 – увеличение или уменьшение частоты вращения коленчатого вала ДВС, связанное с неисправностью системы выпуска, мин–1.

Из представленного выражения (5) видно, что реальное (фактическое) значение частоты вращения коленчатого вала ДВС n_Р1 при диагностировании отличается от табличного значения nН1 на величину Δn_Р1. Величина ±Δn_Р1 зависит от технического состояния элементов системы выпуска. При исправности элементов системы выпуска nН1 = n_Р1, что даст в выражении (5) n_Р1/n_Н1 = 1. При неисправности системы выпуска отношение n_Р1/n_Н1 ≠ 1, а значение мощности реального ДВС будет отличаться от значения мощности исправного (эталонного) ДВС [10].

Методика диагностирования системы выпуска

Перед процессом диагностирования выпускного тракта поршневых двигателей внутреннего сгорания подсоединяют отключатель электромагнитных форсунок к штатным электромагнитным форсункам и осциллограф Постоловского [6, 10].

Реализация данного метода возможна при помощи диагностических средств: осциллографа Постоловского (рис. 1, а) и отключателя электромагнитных форсунок (рис. 1, б) (для формирования тестовых режимов).

а б

Рис. 1. Диагностические средства: а – осциллограф Постоловского с датчиком давления; б – отключатель электромагнитных форсунок

Запускают двигатель и приступают к диагностированию выпускного тракта. Для этого задают номинальную частоту вращения коленчатого вала двигателя при помощи дроссельной заслонки автомобиля. Поддерживая ее неизменное значение, отключателем электромагнитных форсунок выключают одновременно все цилиндры. За время от момента выключения цилиндров двигателя до его полной остановки осциллографом Постоловского измеряют число оборотов коленчатого вала [6, 10].

Сравнивают измеренное число оборотов коленчатого вала с эталонным (за эталон принимают число оборотов коленчатого вала для нового двигателя). Чем меньше оборотов делает двигатель до полной остановки, тем больше сопротивление выпускного тракта.

Увеличение сопротивления выпускного тракта двигателя приводит к уменьшению мощности ДВС. Согласно нормативно-технической документации уменьшение номинальной мощности двигателя на 15 % считается отказом. Практика эксплуатации и диагностирования двигателей показывает, что предельное значение мощности наблюдается при сопротивлении выпускного тракта +8,62 кПа [6].

Проведенные измерения и расчеты энергии, затрачиваемой на преодоление потерь на газообмен при нормальном техническом состоянии двигателя ЗМЗ 4062 и при предельно увеличенном сопротивлении на выпуске, представлены в табл. 2.

Выхлопные системы — диагностика и ремонт

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.

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.

Система выпуска отработавших газов тянется от двигателя, расположенного на подавляющем большинстве автомобилей спереди, до заднего бампера машины.

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:

Нержавеющая сталь. Материал дорогой, а потому мало распространенный на автомобилях массового производства. Можно изготовить элементы на заказ. Срок службы — не менее 10–15 лет (кроме металлокомпенсатора).
Алюминизированная (покрытая алюминием) сталь. Компоненты системы выпуска отработавших газов из этого материала наиболее распространены у отечественных и зарубежных производителей. Срок службы таких глушителей составляет обычно 4–7 лет.
Обычная конструкционная сталь без покрытия или покрашенная обычной краской. Иногда такие материалы используются для изготовления запасных частей для отечественных автомобилей. Срок службы невелик и составляет от полугода до трех лет.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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?

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Читайте также: