Автомобили Горьковского автозавода «ГАЗель» (ГАЗ-2705, 3221 и 3302), «Соболь» (ГАЗ-2752) и «Соболь-Баргузин» (ГАЗ-2217) оснащаются системами выпуска отработанных газов, построенными по традиционным схемам. Устройство выхлопной системы зависит от типа и экологического класса установленного на автомобиль двигателя:
• Со всеми дизельными двигателями Cummins — система выпуска отработанных газов состоит из приемной трубы, глушителя и выхлопной трубы;
• С двигателями Steyr — система выпуска ОГ состоит из приемной трубы, резонатора, глушителя и выхлопной трубы;
• Со всеми двигателями УМЗ и ЗМЗ экологических классов «Евро-0» и «Евро-1» — применяются различные по устройству системы выпуска ОГ, которые обычно состоят из приемной трубы, глушителя и выхлопной трубы, но также могут содержать резонатор и несколько промежуточных труб;
• Со всеми двигателями Chrysler — система выпуска ОГ состоит из объединенного с приемной трубой нейтрализатора, глушителя и выхлопной трубы;
• С двигателями ЗМЗ экологического класса «Евро-2» — система выпуска отработанных газов состоит из приемной трубы, нейтрализатора, резонатора, глушителя и выхлопной трубы;
• С двигателями ЗМЗ экологического класса «Евро-3» — система ОГ состоит из приемной трубы, нейтрализатора, глушителя и выхлопной трубы;
• С двигателями УМЗ экологических классов «Евро-3» и «Евро-4» — система ОГ состоит из объединенного с приемной трубой нейтрализатора, глушителя и выхлопной трубы, либо объединенного с короткой выхлопной трубой глушителя (выпуск газов производится сбоку).
Таким образом, система выпуска отработанных газов автомобилей «ГАЗель» и «Соболь» с двигателями «Евро-0» и «Евро-1», а также с дизельными моторами, просто решает задачи отвода газов и понижения уровня шума. В то же время, системы выпуска ОГ грузовиков с бензиновыми моторами «Евро-2», «Евро-3» и «Евро-4» помимо этого еще решают и вопрос обеспечения характеристик автомобиля требованиям указанных экологических норм. Эта задача достигается введением в состав выхлопной системы каталитического нейтрализатора.
Каталитический нейтрализатор многократно снижает концентрацию в выхлопе оксидов азота, представляющих наибольшую опасность для экологии, и дожигает несгоревшие в камере сгорания двигателя углеводороды и выделившийся угарный газ (окись углерода). Причем достигается это химическим путем, поэтому нейтрализатор и называется каталитическим — в этом устройстве используются определенные вещества, выступающие в качестве катализатора, и обеспечивающие восстановление оксидов азота до свободного кислорода и азота.
Типы, устройство и производители нейтрализаторов автомобилей «ГАЗель» и «Соболь»
На сегодняшний день автомобили «ГАЗель» и «Соболь» оснащаются нейтрализаторами с подложкой-носителем (на которую и наносится катализатор на основе соединений платины), изготовленной из тонкой металлической ленты (фольги). Это дешевый и простой в изготовлении тип нейтрализатора, который обладает достаточно высокой для норм «Евро-2» – «Евро-4» эффективностью.
Все нейтрализаторы имеют примерно одинаковую конструкцию.
Основу нейтрализатора составляет корпус, в котором расположена подложка-носитель. Подложка из тонкой гофрированной фольги свернута в рулон для повышения площади поверхности. Рулон полностью занимает внутреннее пространство корпуса, и зачастую закреплен с помощью пропущенных насквозь металлических стержней (это препятствует произвольному перемещению подложки при движении автомобиля).
Корпус нейтрализатора помещен внутрь металлического сварного кожуха, состоящего из двух половин. Стенки кожуха не касаются стенок нейтрализатор (между ними имеется огнеупорная прокладка), поэтому между ними образуется воздушная прослойка. Нейтрализатор во время работы сильно нагревается, и кожух предотвращает чрезмерный нагрев расположенных рядом деталей автомобиля и других предметов.
В конструкции нейтрализатора имеется несколько дополнительных элементов: впускной и выпускной патрубки, и кронштейны или хомуты для монтажа на автомобиль. Также во впускном патрубке нейтрализатора либо в приемной трубе, и в выпускном патрубке предусмотрены гнезда под установку лямбда-зондов (датчиков кислорода). Датчики отслеживают количество свободного кислорода в ОГ до и после нейтрализатора, и обеспечивают управление составом топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя.
Отметим, что в «ГАЗелях» и «Соболях» используются каталитические нейтрализаторы двух конструкций:
• Нейтрализаторы с коротким впускным патрубком — они используются в комплекте с отдельной приемной трубой, лямбда-зонд установлен в приемной трубе;
• Нейтрализаторы с удлиненным впускным патрубком, играющим роль приемной трубы.
При использовании нейтрализаторов первого типа количество компонентов в выпускной системе увеличивается, однако при прогорании приемной трубы ее можно заменить, не трогая нейтрализатор. При использовании нейтрализаторов второго типа выпускная система становится проще, в самом простом случае она может состоять всего из двух деталей — нейтрализатора и глушителя. Однако в этом случае при прогорании приемной трубы или, наоборот, выхода из строя нейтрализатора придется менять всю деталь.
Работает каталитический нейтрализатор следующим образом. Поверхность подложки-носителя покрыта пористым материалом (обычно оксидом алюминия), в порах которого находится катализатор. Пористый материал вкупе с гофрировкой и складыванием подложки в рулон увеличивает площадь поверхности катализатора, что позволяет добиться высокой эффективности работы нейтрализатора при его небольшом объеме.
Под действием отработанных газов нейтрализатор нагревается, и при достижении определенной температуры в слое катализатора начинают активно протекать различные химические реакции. Главная из реакций — восстановление оксидов азота до свободного кислорода и азота. Образовавшийся кислород тут же вступает в реакцию с угарным газом (окисью углерода), «дожигая» его до обычного углекислого газа, а также с молекулами углеводородов, не сгоревших в цилиндре.
Таким образом, при прохождении нейтрализатора в отработанных газах резко снижается количество опасных соединений азота, угарного газа и углеводородов, и на выходе образуется куда более безопасный углекислый газ и молекулярный азот. Конечно, в выхлопе всегда присутствуют и другие соединения, однако их концентрация относительно невысока, и в целом двигатель наносит меньше время окружающей среде.
Обслуживание и особенности эксплуатации нейтрализатора автомобилей «ГАЗель» и «Соболь»
Наличие в выхлопной системе нейтрализатора накладывает определенные требования на эксплуатацию автомобиля, причем эти требования направлены на продление срока службы нейтрализатора. Главное требование одно — не допускать ситуаций, при которых возможно попадание в нейтрализатор несгоревшего топлива и масла:
• Не запускать автомобиль с буксира;
• Стараться запускать двигатель стартером как можно быстрее, если двигатель не заводится, то нужно как можно скорее устранить проблему;
• Использовать только те свечи зажигания, которые рекомендованы производителем — свечи с другими характеристиками могут приводить к неполному сжиганию горючей смеси в цилиндрах;
• Не допускать троения двигателя, а также не проверять работу цилиндров последовательным выкручиванием свечей;
• Не допускать чрезмерного повышения уровня масла, следить за утечкой масла.
Также приходится соблюдать и предосторожности иного рода — нейтрализатор во время работы серьезно нагревается, поэтому следует избегать контакта этой детали с легковоспламеняющимися предметами. И, конечно же, не стоит трогать нейтрализатор руками во время работы двигателя и некоторое время после его остановки.
С течением времени каталитический нейтрализатор вырабатывает свой ресурс и начинает работать хуже, заодно ухудшая и работу мотора. Это сказывается понижением мощности и оборотистости двигателя, повышением расхода топлива, а также появлением резкого запаха в выхлопе. При возникновении этих признаков необходимо производить замену нейтрализатора, одновременно с этим рекомендуется очищать или полностью менять датчики кислорода.
Необходимо отметить, что сегодня многие владельцы «ГАЗелей» и «Соболей» сознательно отказываются от применение каталитического нейтрализатора, убирая его или заменяя специально предназначенными для этого «обманками» (промежуточными трубами). Такое решение действительно приводит к повышению мощности двигателя (так как теперь отработанным газам не приходится преодолевать сопротивление нейтрализатора), однако растет и токсичность выхлопа, и в будущем такой автомобиль может столкнуться с невозможностью пройти регламентный технический осмотр. Производить такую кустарную модернизацию не рекомендуется.
Правильная эксплуатация автомобиля и своевременная замена каталитического нейтрализатора — вот две основы повышения экологической безопасности массовых грузовиков «ГАЗель» и «Соболь».