Выхлопная система для грузовиков, автобусов и фургонов MAN / Mercedes

Выхлопная система грузовика, автобуса или фургона MAN или Mercedes — это гораздо больше, чем просто отвод отработавших газов от двигателя. Выхлопная система обеспечивает безопасный вывод этих газов, глушит шум и ограничивает вредные выбросы, сохраняя при этом эффективную работу двигателя. Она играет ключевую роль в характеристиках двигателя и общей надёжности транспортного средства. В современных автомобилях выхлопная система технически сложна и тесно связана с управлением двигателем и электронным мониторингом. Из‑за высоких температур, перепадов давления и интенсивной эксплуатации износ неизбежен. В Braem вы найдёте широкий ассортимент выхлопных компонентов, позволяющий выполнять ремонт правильно, долговечно и в соответствии с профессиональными стандартами.

Функция выхлопной системы в составе автомобиля

Через выпускной коллектор и турбокомпрессор отработавшие газы двигателя направляются наружу, вдали от кабины и шасси. Для этого турбокомпрессор посредством выхлопных труб и гибких вставок выхлопа соединяется с глушителем(ями). Глушитель поглощает и ограничивает шум. Этот шум возникает из‑за импульсов давления, вызванных тактами сгорания двигателя, когда выпускные клапаны открываются и отработавшие газы пульсирующим потоком выходят из двигателя. Глушитель преобразует эту энергию в тепло. Выхлопная система также снижает попадание вредных веществ в атмосферу. Это происходит за счёт улавливания сажи с помощью сажевого фильтра, также называемого Diesel Particulate Filter (DPF). Токсичные газы в каталитическом нейтрализаторе превращаются в менее вредные вещества. Оксиды азота с помощью AdBlue разлагаются в системе SCR (Selective Catalytic Reduction).

Взаимодействие с двигателем

Выхлопная система, соединённая с двигателем, создаёт противодавление и сопротивление, чтобы отработавшие газы выводились контролируемо. Так двигатель может работать эффективно без потери мощности. Без противодавления отработавшие газы удалялись бы из двигателя слишком быстро и неконтролируемо. Это приводит к плохому сгоранию, а турбокомпрессор работает не оптимально. Противодавление помогает удерживать более высокое давление в цилиндрах в конце сгорания, что способствует улучшению выбросов и эффективности. Слишком высокое противодавление, наоборот, перегружает двигатель, из‑за чего растёт расход топлива. Увеличивается образование сажи.

Основные компоненты выхлопной системы и управления двигателем для соответствия Euro‑норме

Euro‑норма — это европейский экологический стандарт, который определяет максимально допустимый объём вредных веществ, выбрасываемых транспортным средством в атмосферу. Требования Euro‑нормы постоянно ужесточаются, поскольку усиливается борьба с загрязнением воздуха и воздействием транспорта на здоровье и климат. В некоторых городах действуют экологические зоны. Для въезда в такую зону транспортное средство должно соответствовать определённой Euro‑норме.

Как достигается соответствие Euro‑норме:

• Выпускной коллектор и турбокомпрессор собирают отработавшие газы двигателя и направляют их в систему доочистки.
• Катализатор, также называемый Diesel Oxidation Catalyst (DOC), преобразует оксид углерода (CO) и несгоревшие углеводороды (HC) в CO2 и воду и помогает при регенерации сажевого фильтра.
• Дизельный сажевый фильтр (DPF) улавливает частицы сажи и сжигает их во время регенерации.
• Система AdBlue впрыскивает раствор мочевины в поток выхлопных газов, снижая выброс оксидов азота (NOx).
• Система SCR (Selective Catalytic Catalyst) превращает NOx в азот (N2) и воду (H2O) с помощью AdBlue.
• Система ASC (Ammonia Slip Catalyst) улавливает избыточный AdBlue, чтобы он не попадал в атмосферу.
• Транспортное средство, изготовленное под определённую Euro‑норму, должно соответствовать ей в процессе эксплуатации. Управление двигателем обеспечивает совместную работу двигателя и выхлопной системы, гарантируя соблюдение Euro‑нормы. Датчики двигателя и датчики системы доочистки измеряют физические величины и преобразуют их в электрические сигналы, которые через кабельные жгуты передаются в блок управления двигателем, также называемый ECU (Engine Control Unit). ECU обрабатывает все данные измерений от датчиков и использует эту информацию для управления двигателем и системой доочистки (= управление двигателем). Он преобразует полученные электрические сигналы в измеренные значения, которые сравниваются с эталонными значениями, необходимыми для достижения Euro‑нормы.
• При отклонениях ECU управляет окружающими системами так, чтобы измеренные значения снова соответствовали эталонным.

Гибкие соединения и точки крепления

Двигатель во время движения перемещается из‑за запуска и остановки, ускорения и торможения. Этот двигатель установлен на шасси через сайлентблоки. Глушитель также закреплён на шасси, поэтому тоже подвержен движениям во время езды. Движения двигателя и движения глушителя различаются. Гибкая вставка выхлопа устанавливается между двигателем и глушителем, чтобы компенсировать разницу перемещений. Гибкая вставка также компенсирует изменения длины выхлопных труб из‑за теплового расширения. Она предотвращает распространение вибраций двигателя по всей выхлопной системе и кабине. Это снижает высокие нагрузки на турбокомпрессор и выпускной коллектор. Глушитель крепится к шасси не напрямую, а через сайлентблоки. Это обеспечивает виброизоляцию и предотвращает трение металла о металл, благодаря чему избегается быстрый износ выхлопных компонентов.

Распространённый износ и узнаваемые симптомы

Гибкая вставка выхлопа при движении постоянно работает, компенсируя разницу перемещений. Эти движения усиливаются, когда опоры двигателя изношены. Из‑за этого изношенная вставка рвётся. Горячие выхлопные газы двигателя вызывают тепловую деформацию выхлопных труб, из‑за чего они могут деформироваться. Тогда они уже не стыкуются идеально, и появляются утечки. Из‑за погодных условий детали ржавеют, могут образовываться трещины и отверстия. В результате вода от дождя попадает в выхлопную систему и вызывает химическую реакцию. Так, сера из топлива в реакции с водой превращается в серную кислоту. Это вызывает внутреннюю коррозию. Оксиды азота (NOx) реагируют с водяным паром, образуя азотную кислоту (HNO3). Эта кислота повреждает сталь, сварные швы и датчики. Из‑за этого автомобиль издаёт шипящий звук при ускорении. Выхлопные газы выходят из системы в моторном отсеке. Появляются вибрации. Противодавление становится слишком низким и вызывает неправильную работу турбокомпрессора. Множество коротких поездок, плохая регенерация, проблемы с форсунками и расход масла двигателя приводят к тому, что сажевый фильтр заполняется сажей и золой. DPF может расплавиться или прогореть. Возникают внутренние трещины. Двигатель теряет мощность или переходит в аварийный режим. Растёт расход топлива, и на приборной панели появляются коды ошибок.

Работа системы AdBlue и признаки, указывающие на проблемы

AdBlue добавляется к выхлопным газам, чтобы снизить выбросы оксидов азота (NOx). AdBlue — это смесь мочевины и деминерализованной воды. Он не горюч, не токсичен, но коррозионно активен для некоторых металлов и кристаллизуется при высыхании. AdBlue хранится в баке AdBlue и через насос AdBlue дозированно подаётся к форсунке AdBlue. Эта форсунка установлена в выхлопной трубе после сажевого фильтра и распыляет AdBlue в горячие выхлопные газы. Под воздействием температуры мочевина разлагается на аммиак (NH3) и CO2. В SCR‑катализаторе аммиак реагирует с оксидами азота (NOx), образуя азот (N2) и воду (H2O). Это безвредные вещества, которые просто уходят в атмосферу. Датчик NOx измеряет, сколько оксидов азота (NO и NO₂) содержится в выхлопных газах.

Измерение выполняется непрерывно во время движения и критически важно для корректной работы системы контроля выбросов Euro‑6 (SCR с AdBlue). Блок управления двигателем (ECU) использует значение NOx, чтобы определить, сколько AdBlue нужно впрыснуть. Когда значение NOx слишком высокое, нужно впрыскивать больше AdBlue. Когда AdBlue впрыскивается в избытке, возникает проскок аммиака. Это означает, что аммиак (NH₃) проходит через SCR‑катализатор неиспользованным и выходит наружу вместе с выхлопными газами, вместо того чтобы полностью прореагировать с оксидами азота. Избыток аммиака приводит к тому, что SCR‑катализатор больше не может его переработать. На двигателях Euro 6 устанавливаются два датчика NOx. Один установлен перед SCR‑катализатором и измеряет, сколько оксидов азота поступает в катализатор. Другой установлен после SCR‑катализатора и измеряет, сколько оксидов азота выходит из катализатора. ECU сравнивает эти значения, чтобы контролировать, действительно ли SCR разлагает NOx. Плохо работающая система AdBlue включает контрольную лампу неисправности в кабине, информируя водителя, и распознаётся по резкому запаху из‑за не переработанного аммиака.

Важность своевременного ремонта или замены компонентов AdBlue

Плохо работающая система AdBlue приводит к тому, что двигатель больше не соответствует требуемой Euro‑норме. Транспортное средство, не соответствующее норме, загрязняет окружающую среду больше допустимого и превышает установленные законом лимиты. Эксплуатация слишком загрязняющего транспортного средства наказуема и не проходит техосмотр. Накладывается запрет на эксплуатацию. При плохой работе AdBlue автомобиль переходит в аварийный режим. ECU переводит двигатель в аварийный режим (ограничение мощности), чтобы ограничить выбросы, предотвратить повреждение двигателя, обеспечить безопасность и соблюдение законодательства. В крайнем случае после обратного отсчёта возможна блокировка запуска. Это означает, что автомобиль больше не сможет завестись, если определённая неисправность не будет устранена в течение заданного времени или пробега.

Последствия и причины повышенного противодавления для двигателя

Противодавление выхлопной системы по отношению к двигателю необходимо для корректной работы двигателя. Однако слишком высокое противодавление вызывает прямые последствия, такие как потеря мощности, плохое ускорение и «удушение» двигателя на высоких оборотах. Оно повышает температуру выхлопных газов, из‑за чего выпускные клапаны, установленные в головке блока цилиндров, могут прогореть. В худшем случае деформируется головка блока. Турбокомпрессор изнашивается быстрее. Возникают повреждения прокладок, из‑за чего уже нельзя гарантировать надлежащую герметичность. Слишком высокое противодавление ухудшает продувку цилиндров. Продукты сгорания удаляются не оптимально, из‑за чего уменьшается наполнение кислородом. Возникает неполное сгорание, поэтому увеличиваются сажа и углеродистые отложения. Система EGR перегружается. Повышенное противодавление перед двигателем (выхлопное противодавление) возникает, когда выхлопные газы не могут свободно выходить. Чаще всего это следствие засора в выхлопе. Катализатор мог расплавиться, сажевый фильтр может быть заполнен, гибкая вставка выхлопа может быть смята, и в выхлопной трубе может быть вмятина. Плохо работающий двигатель из‑за неисправных инжекторов может приводить к плохому или неполному сгоранию топливной смеси. Это увеличивает образование сажи, из‑за чего выхлопная система засоряется.

Ремонт, замена или очистка компонентов выхлопа

Порванные гибкие вставки выхлопа или выхлопные трубы необходимо заменять. При сварке элементов выхлопной системы происходят ряд технических, металлургических и практических процессов, важных для работы и срока службы выхлопа и двигателя. Выхлоп локально сильно нагревается. Материал расширяется при сварке и сжимается при охлаждении, из‑за чего детали деформируются. Правильная герметичность выхлопных компонентов больше не гарантируется, и выхлопные газы покидают систему в неправильном месте. Детали из нержавеющей стали из‑за сварки теряют коррозионную стойкость. Сажевый фильтр (DPF) может быть перенасыщен сажей и золой, из‑за чего регенерация силами автомобиля уже невозможна. Такие сажевые фильтры на грузовиках, соответствующих Euro 6, можно демонтировать. Их можно очищать в машине с помощью импульсов сжатого воздуха. При этом зола выдувается из пор. Также возможна термическая очистка, при которой сажа сгорает до золы. Катализатор не подлежит ремонту и при внутреннем повреждении должен быть заменён.

Выхлопные системы, адаптированные под эксплуатацию автомобиля

У грузовиков обычно есть три возможных варианта вывода выхлопа. Выбор зависит от назначения, типа автомобиля и условий эксплуатации. Боковой вывод (side‑exit) применяется на автомобилях для городской дистрибуции и менее чувствителен к боковому ветру. Вертикальный вывод вверх (stack/vertical) используют на грузовиках, работающих вне дорог. Газы отводятся над кабиной, поэтому меньше мешают водителю и коллегам на объекте. Задний вывод (rear‑exit) чаще всего используется на автомобилях с короткой колёсной базой.

Практические советы из опыта

Заглушите двигатель и дайте двигателю и выхлопной системе остыть, чтобы механик не обжёгся. Рекомендуется использовать перчатки и защитные очки. Считайте коды ошибок через бортовой компьютер или с помощью диагностического прибора, подключённого к разъёму OBD (On Board Diagnostics). Проверьте перепад давления на сажевом фильтре (DPF). Проверьте исправность лямбда‑зондов и датчиков NOx. Проверьте наличие предупредительных и аварийных ламп на приборной панели. Выполните визуальный осмотр. Проверьте гибкие вставки выхлопа, выхлопные трубы и глушители на ржавчину, трещины и ослабленные сварные швы. Проверьте точки подвеса и необходимые резиновые элементы. При необходимости выполните очистку сажевого фильтра. Проверьте систему AdBlue. AdBlue не токсичен, но коррозионно активен. Поэтому и здесь используйте перчатки и защитные очки. Избегайте контакта AdBlue с окрашенными и металлическими поверхностями. Он вызывает пятна и коррозию. Обеспечьте хорошую вентиляцию мастерской при заправке или очистке. Замените фильтр AdBlue. Проверьте систему на засор. AdBlue кристаллизуется при испарении воды, из‑за чего возникают засоры. AdBlue может замёрзнуть при температурах ниже -11°C. В итоге можно сказать, что AdBlue кристаллизуется, когда вода испаряется, а мочевина остаётся в виде белых кристаллов, чаще всего вокруг бака, трубопроводов или инжекторов. Установите новые или восстановленные компоненты правильным образом. Подключите датчики и клапаны. При необходимости выполните перепрограммирование, чтобы исчезли коды ошибок. Прогрейте двигатель до рабочей температуры и проверьте выхлопную систему на дым или утечки.

Добавленная ценность Braem для выхлопных компонентов

Braem располагает большим складским запасом выхлопных компонентов для грузовиков, автобусов и фургонов MAN и Mercedes. Благодаря быстрой доставке и технической экспертизе ремонт может выполняться эффективно.

Клиенты выбирают Braem, потому что:

• Хорошее качество благодаря строгому контролю качества
• Braem располагает необходимым оборудованием для регенерации DPF‑фильтров
• Техническая поддержка при демонтаже и монтаже
• Быстрая доставка по Европе и за её пределами
• Прозрачные гарантийные и возвратные условия

Исправно работающая выхлопная система необходима для производительности, надёжности и соблюдения норм по выбросам. С правильными деталями и экспертной поддержкой транспортное средство остаётся оптимально пригодным к эксплуатации.