2.9. Система выпуска отработавших газов

На такте выпуска четырехтактного ДВС, происходит удаление отработавших газов из цилиндра. В конце рабочего хода эти газы имеют температуру 600…900 °С. Выпуск отработавших газов с такой высокой температурой и высокой скоростью, обусловленной скоростью движения поршня, характеризуется весьма высоким уровнем шума, недопустимым как для пассажиров, так и для окружающих пешеходов. Для уменьшения уровня шума до приемлемых норм на автобусе устанавливают систему выпуска, состоящую из приемной трубы и обязательно включающую в себя активный и реактивный глушитель шума. Для исключения возможности прорыва отработавших газов между фланцами блока цилиндров и выпускным коллектором устанавливаются асбестовые прокладки. Между фланцем выпускного коллектора и фланцем приемной трубы системы выпуска также устанавливается асбестовая прокладка. Активный глушитель — искусственное препятствие на пути отработавших газов — представляет собой емкость, через которую проходят газы. Внутреннее пространство емкости разбито на несколько полостей специальными перфорированными перегородками, препятствующими прохождению отработавших газов, что разбивает общий поток на ряд отдельных струй, снижает общую энергию газов и тем самым понижает уровень шума. В современных конструкциях для большего снижения уровня шума в широком диапазоне частот применяют наполнитель, которым заполняют входную и выходную камеры глушителя. В качестве наполнителя входной камеры чаще всего используют базальтовую вату, обладающую повышенной стойкостью к высокой температуре, в качестве наполнителя выходной камеры — стекловату, поскольку температура газов на выходе значительно ниже. Следует иметь в виду, что применение высокоэффективных активных глушителей значительно снижает эффективную мощность двигателя, так как в этом случае на преодоление высокого сопротивления на пути отработав-ших газов тратится до 20 % общей мощности двигателя. Поэтому такой способ снижения уровня шума применяется только при наличии достаточного избытка мощности.

Реактивный глушитель представляет собой емкость, внутри которой проходит труба, отводящая отработавшие газы от цилиндров двигателя. В трубе выполнены равномерно расположенные отверстия, через которые газы попадают в емкость. Звуковая энергия газов при этом существенно снижается, в то же время отсутствует значительное сопротивление выходу газов, а следовательно, потери эффективной мощности двигателя существенно меньше, чем при активном глушителе (5…10 %). Вместе с тем уровень звукового давления газов на выходе из реактивного глушителя несколько выше, чем в высокоэффективном активном глушителе. Дополнительного снижения уровня шума можно добиться, вводя между выхлопным патрубком двигателя и основным реактивным глушителем дополнительный, также реактивный, глушитель, называемый резонатором.

Схема системы выпуска отработавших газов особо малого автобуса «газель» представлена на рис.2.81.

Система выпуска отработавших газов двигателя ЗМЗ-406

Рис. 2.81 Система выпуска отработавших газов двигателя ЗМЗ-406:
1— приемные трубы; 2 — кронштейн крепления приемной трубы; 3 — прокладка;
4 — резонатор; 5 — амортизатор резонатора; 6 — кронштейн крепления глушителя
и резонатора; 7 — глушитель; 8 — стремянка; 9 — выпускная труба; 10— амортизатор подвески; 11— хомут

Поскольку в отработавших газах содержится значительное количество вредных веществ, в современных системах выпуска предусматривают установку нейтрализаторов. Нейтрализатор представляет собой катализатор, превращающий вредные компоненты отработавших газов в безвредные (например, угарный газ СО в углекислый газ СО2. В качестве катализаторов используются драгоценные металлы — платина, палладий и родий. В отдельных случаях для повышения эффективности применяют также никель и цезий. Применение редких ме-таллов предопределяет высокую стоимость нейтрализаторов, однако современные международные стандарты требуют обязательной установки нейтрализаторов на легковых автомобилях и автобусах.