Σκοπός και αρχή λειτουργίας του συστήματος εξάτμισης

Κατά τη λειτουργία ενός κινητήρα αυτοκινήτου, σχηματίζονται προϊόντα καύσης που έχουν υψηλή θερμοκρασία και είναι αρκετά τοξικά. Στη σχεδίαση του αυτοκινήτου παρέχεται σύστημα εξάτμισης για την ψύξη τους και την αφαίρεσή τους από τους κυλίνδρους, καθώς και για τη μείωση του επιπέδου της περιβαλλοντικής ρύπανσης. Μια άλλη λειτουργία αυτού του συστήματος είναι η μείωση του θορύβου του κινητήρα. Το σύστημα εξάτμισης αποτελείται από έναν αριθμό εξαρτημάτων, το καθένα με μια συγκεκριμένη λειτουργία.

Σύστημα εξάτμισης

Η κύρια λειτουργία του συστήματος εξάτμισης είναι να αφαιρεί αποτελεσματικά τα καυσαέρια από τους κυλίνδρους του κινητήρα, να μειώνει την τοξικότητά τους και το επίπεδο θορύβου. Η γνώση από τι αποτελείται ένα σύστημα εξάτμισης αυτοκινήτου μπορεί να σας βοηθήσει να κατανοήσετε καλύτερα πώς λειτουργεί και τι προκαλεί πιθανά προβλήματα. Ο σχεδιασμός ενός τυπικού συστήματος εξάτμισης εξαρτάται από τον τύπο του καυσίμου που χρησιμοποιείται, καθώς και από τα ισχύοντα περιβαλλοντικά πρότυπα. Το σύστημα εξάτμισης μπορεί να αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία:

• Πολλαπλή εξαγωγής - εκτελεί τη λειτουργία αφαίρεσης αερίου και ψύξης (καθαρισμού) των κυλίνδρων του κινητήρα. Είναι κατασκευασμένο από ανθεκτικά στη θερμότητα υλικά καθώς η μέση θερμοκρασία των καυσαερίων είναι μεταξύ 700°C και 1000°C.
• Ο μπροστινός σωλήνας είναι ένας σωλήνας σύνθετου σχήματος με φλάντζες για τοποθέτηση σε πολλαπλή ή στροβιλοσυμπιεστή.
• Ο καταλυτικός μετατροπέας (εγκατεστημένος σε βενζινοκινητήρες Euro-2 και υψηλότερου περιβαλλοντικού προτύπου) αφαιρεί τα πιο επιβλαβή συστατικά CH, NOx, CO από τα καυσαέρια, μετατρέποντάς τα σε υδρατμούς, διοξείδιο του άνθρακα και άζωτο.
• Φλόγα - εγκατεστημένο στα συστήματα εξάτμισης των αυτοκινήτων αντί για καταλύτη ή φίλτρο σωματιδίων (ως αντικατάσταση προϋπολογισμού). Έχει σχεδιαστεί για να μειώνει την ενέργεια και τη θερμοκρασία του ρεύματος αερίου που εξέρχεται από την πολλαπλή εξαγωγής. Σε αντίθεση με έναν καταλύτη, δεν μειώνει την ποσότητα των τοξικών συστατικών στα καυσαέρια, αλλά μειώνει μόνο το φορτίο στους σιγαστήρες.
• Ανιχνευτής λάμδα - χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση του επιπέδου οξυγόνου στα καυσαέρια. Μπορεί να υπάρχουν ένας ή δύο αισθητήρες οξυγόνου στο σύστημα. Σε σύγχρονους (σε σειρά) κινητήρες με καταλύτη, τοποθετούνται 2 αισθητήρες.
• Φίλτρο σωματιδίων (υποχρεωτικό μέρος του συστήματος εξάτμισης ενός κινητήρα ντίζελ) - αφαιρεί την αιθάλη από τα καυσαέρια. Μπορεί να συνδυάσει τις λειτουργίες ενός καταλύτη.
• Αντηχείο (προ-σιλανσιέ) και κύριο σιγαστήρα - μείωση του θορύβου της εξάτμισης.
• Σωληνώσεις - συνδέει διαφορετικά μέρη του συστήματος εξάτμισης του αυτοκινήτου σε ένα σύστημα.

Πώς λειτουργεί το σύστημα εξάτμισης

Στην κλασική έκδοση για βενζινοκινητήρες, το σύστημα εξάτμισης ενός αυτοκινήτου λειτουργεί ως εξής:

• Οι βαλβίδες εξαγωγής του κινητήρα ανοίγουν και τα καυσαέρια με τα υπολείμματα άκαυτου καυσίμου απομακρύνονται από τους κυλίνδρους.
• Τα αέρια από κάθε κύλινδρο εισέρχονται στην πολλαπλή εξαγωγής, όπου συνδυάζονται σε ένα ενιαίο ρεύμα.
• Μέσω του σωλήνα εξάτμισης, τα καυσαέρια από την πολλαπλή εξαγωγής διέρχονται από τον πρώτο αισθητήρα λάμδα (αισθητήρας οξυγόνου), ο οποίος καταγράφει την ποσότητα οξυγόνου στα καυσαέρια. Με βάση αυτά τα δεδομένα, η ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου ρυθμίζει την κατανάλωση καυσίμου και την αναλογία αέρα-καυσίμου.
• Στη συνέχεια τα αέρια εισέρχονται στον καταλύτη, όπου αντιδρούν χημικά με οξειδωτικά μέταλλα (πλατίνα, παλλάδιο) και αναγωγικό μέταλλο (ρόδιο). Σε αυτή την περίπτωση, η θερμοκρασία λειτουργίας των αερίων πρέπει να είναι τουλάχιστον 300 ° C.
• Στην έξοδο του καταλύτη, τα αέρια περνούν μέσω ενός δεύτερου καθετήρα λάμδα, ο οποίος καθιστά δυνατή την αξιολόγηση της κατάστασης του καταλυτικού μετατροπέα.
• Τα καθαρισμένα καυσαέρια εισέρχονται στη συνέχεια στον αντηχείο και στη συνέχεια στον σιγαστήρα, όπου οι ροές των καυσαερίων μετατρέπονται (στενεύονται, διαστέλλονται, ανακατευθύνονται, απορροφώνται), γεγονός που μειώνει το επίπεδο θορύβου.
• Τα καυσαέρια από τον κύριο σιγαστήρα εξαερίζονται ήδη στην ατμόσφαιρα.

Το σύστημα εξάτμισης ενός κινητήρα ντίζελ έχει ορισμένα χαρακτηριστικά:

• Τα καυσαέρια που εξέρχονται από τους κυλίνδρους εισέρχονται στην πολλαπλή εξαγωγής. Η θερμοκρασία των καυσαερίων ενός κινητήρα ντίζελ κυμαίνεται από 500 έως 700°C.
• Μετά μπαίνουν στον στροβιλοσυμπιεστή, ο οποίος παράγει boost.
• Τα καυσαέρια διέρχονται από τον αισθητήρα οξυγόνου και εισέρχονται στο φίλτρο σωματιδίων, όπου αφαιρούνται τα επιβλαβή συστατικά.
• Τέλος, η εξάτμιση περνά από τον σιγαστήρα του αυτοκινήτου και βγαίνει στην ατμόσφαιρα.

Η ανάπτυξη του συστήματος εξάτμισης είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με την αυστηροποίηση των περιβαλλοντικών προτύπων για τη λειτουργία του αυτοκινήτου. Για παράδειγμα, από την κατηγορία Euro-3, η τοποθέτηση καταλύτη και φίλτρου σωματιδίων για βενζινοκινητήρες και πετρελαιοκινητήρες είναι υποχρεωτική και η αντικατάστασή τους με αλεξικέραυνο θεωρείται παράβαση του νόμου.