Влияние системы выпуска выхлопных газов автомобилей на безопасность движения

 

С наступлением холодов автовладельцы всё чаще и чаще начинают замечать беловатый дым, вырывающийся из выхлопной трубы во время прогрева транспортного средства. Некоторые задают вопросы таким же автолюбителям в интернете, некоторые обращаются к более компетентной помощи. Мы разберемся с этой проблемой и предложим методы её решения.

Прежде всего следует понять, что чаще всего дым, появляющийся зимой из выхлопной трубы — это самый настоящий пар. При сгорании топлива в двигателе естественно образуется какое-то количество воды, а из-за высокой температуры двигателя она сразу превращается в пар. Этот водяной пар и прочие газы (CO, CH, NOx) проходит через систему выпуска отработавших газов.

Рис. 1. Схема системы выпуска отработавших газов: 1 — выпускной клапан; 2 — выпускной трубопровод; 3 — приемная труба глушителя; 4 — дополнительный глушитель (резонатор); 5 — основной глушитель; 6 — соединительные хомуты

 

Но разница температуры между начальной точкой пути пара (двигателем) и конечной (выхлопной трубой) может достигать сотни градусов. Пар на выходе остывает образуя кристаллики. Можно привести в пример всем знакомую ситуацию — зимой, когда большие автомобили или автобусы отъезжая от остановки, так дымят, что приходится сбавлять скорость из-за отсутствия видимости.

Подобные ситуации очень проблемные, например для прохождения перекрестка.

Первый автомобиль начинает движение, из выхлопной трубы вырывается большое количество пара. Остальные автомобили вынуждены либо двигаться с маленькой скоростью, либо вообще не двигаться. Это приводит к заторам на дорогах.

Проблема пара, вырывающегося из выхлопной трубы — очень актуальна в условиях Сибирской зимы. Но данная проблема абсолютно никак не решается для транспортных средств. Существует масса дымоуловителей, дымопоглотителей для кухни, сварки, просто для работы с газами и дымом, но никто пока не адаптировал подобную систему для транспортных средств.

В системе газопереработки и нефтедобычи достаточно давно используются водопоглотители (диэтиленгликоль, триэлиленгликоль, хлористый кальций), но я считаю, что наиболее удобоваримым было бы адаптировать для транспортных средств Дисперсный водопоглотитель, содержащий в качестве основного компонента водопоглощающую смолу. Этот водопоглотитель изобретен и запатентован (№ 2298570 (2007.05.10)) учеными и уже нашел применение в некоторых сферах нашей жизни. Искусственно полученная смола, захватывающая влагу. Если её наносить на выхлопную трубу — это может уменьшить, пар из выхлопной трубы в холодную зиму. Водопоглощающая смола способна к набуханию при контакте с водой, но нерастворима в воде. На выходе вероятнее всего получим следующее: смола намерзает в системе выпуска и тем самым препятствует выходу отработавших газов, что может привести к скоплению угарного газа непосредственно в самом автомобиле, в последствии может вызывать плохое самочувствие пассажиров и водителя. Поэтому если мы берем в разработку данный способ — внимательно следим за количеством и состоянием водопоглощающей смолы.

Для того что бы избежать направленного облака пара и выхлопных газов (способ не требующий постоянного внимания как предыдущий) следует доработать выхлопную систему, а именно позволить большому количеству пара распространиться равномерно.

Для легкового автомобиля так же можно воспользоваться методом переноса выхода отработанных газов под днище, но в связи с невысоким качеством дорожного покрытия в России могут возникнуть проблемы у транспорта с небольшим клиренсом.

Для грузового автомобиля самым оптимальным и финансово не затратным решением будет изменение направления выхода отработавших газов, направляя их под автомобиль. Так же возможен вынес выхлопной трубы выше уровня кабины. (Более удобный вариант, так как не изменится дорожный просвет, а значит не ухудшится проходимость автомобиля).

Альтернативным вариантом решения проблемы пара может быть охлаждение выхлопных газов до выброса из выхлопной трубы. Таким образом мы избавимся от кристаллизации пара, а соответственно от дымовой завесы. Одним из интересных способов газов и пара является продление магистрали кондиционера до выхлопной системы.

Рассмотрим варианты установки охлаждающего элемента:

Коллектор не подойдет для установки охлаждающего элемента так как нет достаточного места и температура отработавших газов все еще высока. Возможен перенос всей системы в глушитель, но тогда машину придется оборудовать дополнительным кондиционером что значительно повлияет на стоимость автомобиля, так как ставить охлаждающий элемент нужно в резонаторе для того что бы сократить путь магистрали кондиционера.

Одним из достойных внимания методом решения нашей проблемы является насадка на глушитель автомобиля. Возможные материалы для насадок — это металлическая сетка, сетка из пластика, хлопковые фильтры, а также бумажные фильтры.

Строение насадки: три слоя рассевающего материала, помещенного в цилиндрический корпус небольшого диаметра и крепежный элемент для фиксации насадки на глушитель.

Основной проблемой этого метода будет являться образования конденсата на рассевающих материалах, в последствии образуется ледяная корка которая будет препятствовать дальнейшей работе двигателя так как выхлопные газы не смогут проходить через нее.

Следующий способ, которым можно воспользоваться — это установка в автомобиле компрессора, который будет отвечать за рассевание отработавших газов и пара на выходе из выхлопной трубы. Для этого подойдет обычный компрессор, используемый для подкачки колес. От компрессора будет идти трубка к концу выхлопной трубы, она будет присоединяться к клапану, закрепленному перпендикулярно выхлопной трубе так, чтобы при выходе отработанные газы и пар пересекался с воздушным потоком, идущим из клапана. За счет этого будет происходить рассевание пара. На сегодняшний день самым простым и наименее затратным способ.

Примером борьбы с излишним выделением пара является паровой двигатель, проблема с конденсацией пара уже решена. Но для парового двигателя она служит для экономия воды, а мы же попытаемся использовать этот способ для уменьшения выброса пара автомобиля.

Путем добавления дополнительного сектора в выхлопную систему

Отработавшие газы попадают в отсек, где через закрученную трубку они проходят сквозь поверхностную систему охлаждения, тем самым на стенках трубки образуется конденсат. Что бы охлаждающая жидкость не нагревалась, тем самым снижая эффективность системы к этому отсеку подключается магистраль с насосом которая позволяет охлаждающей жидкости циркулировать в этой системе. Накопившийся конденсат сбрасывается.

Проблема пара из выхлопной трубы на сегодняшний день никого не интересует, никак не решается, не смотря на её актуальность. Мы предложили те или иные способы её решения. Избавление от пара уменьшит аварийность в связи с улучшением видимости на дорогах и в какой-то степени уменьшит заторы на светофорах.

 

Литература:

 

1. Золотницкий В. А. Автомобильные газовые топливные системы// [Текст]. — АСТ, Астрель, Хранитель, 2007.
2. П. И. Федюнин, И С. Белоусов. Пуск тракторных и автомобильных двигателей: учеб. пособие / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инженер. ин-т.: — Новосибирск, 2008. — 152 с..
3. Накамура М. (JP), Кимура К. (JP), Вада К. (JP), Исизаки К. (JP) Порошковая водопоглощающая смола и поглощающее изделие// [Электронный ресурс]. — Режим доступа: — URL: http://www.findpatent.ru/patent/236/2369434.html (дата обращения: 12.02.2015).
4. П. И. Федюнин, С. П. Сальников, С. П. Матяш. Теория трактора и автомобиля: краткий курс лекций / Новосиб. гос. аграр. ун-т. Инжен. ин-т:. — Новосибирск, 2010. — 83 с.