§ 3. Системи випуску. Екологічні показники двз

§ 3.1. Загальна будова системи

Система випуску призначена для:

• зниження концентрації шкідливих речовин у відпрацьованих газах,

• випуску відпрацьованих газів з припустимим рівнем шуму і мінімальними втратами потужності.

Основні складові частини системи випуску зображені на рис. 45, зовнішній вигляд системи — на рис. 46.

Рис. 45. Система випуску відпрацьованих газів: а — без каталітичного нейтралізатора відпрацьованих газів; б — з каталітичним нейтралізатором: 1 — передній глушник; 2 — каталітичний нейтралізатор (у дизелів — з сажовим фільтром); 3 — центральний глушник; 4 — задній глушник

Крім того, у систему випуску входять випускний трубопровід (рис. 7, 45), а також можуть входити моторне гальмо, система рециркуляції відпрацьованих газів, системи ежекції повітряного фільтра тощо.

Моторне гальмо є обов’язковим агрегатом сучасних вантажних автомобілів. Він приводиться системою важелів або соленоїдом від педалі гальм. При його включенні заслінка перекриває потік відпрацьованих газів, одночасно зупиняється подача палива. Двигун починає працювати як компресор.

Рис. 46. Випускна система сучасного легкового ДВЗ (BMW)

§ 3.2. Акустичні показники двз. Глушники шуму

ДВЗ є джерелом дуже сильного акустичного шуму. Весь звуковий діапазон коливань від 16 Гц до 20 кГц поділяють на низькочастотний — до 400 Гц, середньочастотний — 400–1000 Гц та високочастотний — більше 1000 Гц. Найбільш розповсюдженими характеристиками звукових коливань є рівні інтенсивності звуку і звукового тиску. Весь діапазон рівня інтенсивності між порогом чутності і порогом болючого відчуття при частоті 1000 Гц складає близько 130 дБ. Рівень шуму ДВЗ може досягати 120 дБ. Джерелами шуму є вузли й агрегати, що визначають рівень шуму механічного походження, а також газодинамічні процеси.

Шум вузлів виникає внаслідок неврівноваженості обертових частин механізмів, наявності сил інерції і моментів цих сил, зіткнень у зчленуваннях. Найбільш інтенсивні складові в спектрі шуму звичайно кратні частоті обертання колінчастого вала. Конструктивні заходи, що знижують рівень цього шуму:

1. Зменшення зазору між поршнем і циліндром.

2. Подовження юбки поршня.

3. Використання дезаксіального кривошипно-шатунного механізму.

4. Застосування безударних кулачків у механізмі газорозподілу.

5. Формування камери згоряння, що забезпечує плавний перехід від процесу стиску до процесу згоряння.

6. Застосування різних прокладок, перегородок, капотування двигунів тощо.

Газодинамічний шум може, крім складових в області низьких і середніх частот, мати і високочастотні складові вихрового походження. Шум на впуску і випуску знижують за допомогою глушників шуму (рис. 47). Рівень шуму на випуску більше, ніж на впуску, тому що швидкість випускних газів більше. Досить високий рівень шуму створюють агрегати турбонаддуву.

За принципом дії глушники поділяють на активні (дисипативні) і реактивні (резонансні). В активних (рис. 47, а) звукова енергія перетворюється у теплоту при проходженні хвилі крізь опори (сітки, перфоровані перегородки, звуковбирні матеріали тощо). Реактивні глушники (рис. 47, б) являють собою розширювальну камеру чи ряд резонансних камер. У цих глушниках відбувається зменшення амплітуди коливань внаслідок розширення потоку газу.

Реактивні глушники ефективно заглушають низькочастотний шум, а активні — високочастотний, тому в сучасних двигунах використовують комбінацію обох типів — комбіновані глушники (рис. 47, в), які формують з системи резонансних камер, у які включають звукопоглинальні матеріали: скловолокно, пресовану сталеву проволоку, металокераміку. Конструкцію глушника і його розміри розраховують для конкретної моделі двигуна, а остаточно параметри системи шумоглушіння визначаються в процесі випробувань і доведення двигунів. Загальний об’єм глушника легкового автомобіля повинен бути у 3–8 разів більше за робочий об’єм ДВЗ, тому кількість глушників часто дорівнює 2–3 (рис. 46, 48).

а	б	в
Рис. 47. Глушники шуму: а — активні; б — реактивні; в — комбіновані.

Рис. 48. Конструкція глушників: 1 — основний глушник; 2, 3, 7, 8 — труби; 4, 6 — перегородки; 5 — додатковий глушник