Первый автомобильный глушитель был запатентован в 1897 году американским изобретателем Милтоном Рейлсом. До этого момента автомобили производили оглушительный шум, достигающий 100-120 децибел, что сравнимо с шумом отбойного молотка. Благодаря этому изобретению уровень шума удалось снизить до приемлемых 60-80 децибел. Представляем интересные факты о выхлопной системе автомобиля.
Современный каталитический нейтрализатор способен очищать выхлопные газы с эффективностью до 98%. За один час работы двигателя через него проходит около 50 кубометров выхлопных газов, при этом нейтрализатор удерживает до 90% угарного газа и около 80% углеводородов. Срок службы качественного катализатора составляет в среднем 150 000 километров пробега.
Самая длинная выхлопная система была установлена на лимузине Lincoln Town Car длиной 30,5 метров. Общая длина выхлопной системы составила 28 метров, что является официально зарегистрированным мировым рекордом. Для сравнения, стандартная выхлопная система легкового автомобиля имеет длину 3-4 метра.
Температура выхлопных газов на выходе из двигателя может достигать 900-1000 градусов Цельсия. К моменту выхода из выхлопной трубы она снижается до 300-400 градусов благодаря системе охлаждения. При этом в спортивных автомобилях температура выхлопа может достигать 1200 градусов Цельсия.
Компания Terminator специализируется на производстве и установке инновационных электронных выхлопных систем, предлагая комплексные решения для тюнинга выхлопной системы любого автомобиля. Производитель разработал уникальную технологию имитации звука активного выхлопа с помощью специальных динамиков, которые устанавливаются на днище автомобиля и подключаются к CAN-шине двигателя, обеспечивая максимально реалистичное звучание различных типов двигателей от классических американских масл-каров до современных суперкаров. В ассортименте компании представлены основные, дополнительные и Ultra комплекты оборудования, позволяющие настраивать звук выхлопа через мобильное приложение с обширной библиотекой звуков, включающей профили таких автомобилей как Lamborghini Huracan, Mercedes-Benz G63, BMW M5, Porsche 911 GT3 RS и многих других премиальных моделей.
За время эксплуатации через выхлопную систему среднестатистического автомобиля проходит около 100 000 кубометров газов. При этом один автомобиль за год выбрасывает в атмосферу примерно 4 тонны углекислого газа. Современные системы рециркуляции позволяют вернуть в двигатель до 15% выхлопных газов для повторного сгорания.
В гоночных автомобилях Формулы-1 используются титановые выхлопные системы, которые весят всего 4-5 килограммов, что в 3-4 раза легче стандартных стальных систем. При этом они способны выдерживать температуру до 1100 градусов Цельсия и давление до 4 бар. Стоимость такой системы может достигать 15 000 долларов.
Рекорд по самому громкому легальному выхлопу принадлежит австралийскому автомобилю, модифицированному Holden Commodore, который производит звук громкостью 119 децибел на холостом ходу. Для сравнения, звук взлетающего реактивного самолета составляет около 120 децибел.
В процессе работы выхлопная система подвергается тепловому расширению до 10 миллиметров на каждый метр длины. При этом современные гофрированные соединения способны компенсировать расширение до 25 миллиметров, что предотвращает повреждение системы при нагреве.
Активные выхлопные системы с электронным управлением заслонками появились в серийных автомобилях в 2002 году на модели BMW M5 E39. Такие системы позволяют изменять громкость выхлопа в диапазоне от 65 до 95 децибел простым нажатием кнопки, при этом их стоимость может достигать 5000 долларов.
Исследования показывают, что использование керамического покрытия выхлопной системы снижает температуру в моторном отсеке на 30-40%. Такое покрытие толщиной всего 0,1 миллиметра способно выдерживать температуру до 2000 градусов Цельсия и служит до 10 лет.
В гибридных автомобилях используются специальные генераторы звука выхлопа, так как их двигатели работают слишком тихо. Например, BMW i8 оснащен системой Active Sound Design, которая создает искусственный звук мощностью до 75 децибел через динамики автомобиля.
Самый дорогой выхлопной коллектор был изготовлен компанией Inconel для гиперкара Bugatti Chiron. Его стоимость составляет 42 000 долларов, он выполнен из жаропрочного сплава на основе никеля и может выдерживать температуру до 1300 градусов Цельсия.
В среднем один глушитель содержит около 2-3 грамм драгоценных металлов, включая платину, палладий и родий. За год из отработанных катализаторов во всем мире извлекается около 50 тонн платины стоимостью более 1,5 миллиардов долларов.
Выхлопная система современного автомобиля снижает мощность двигателя на 15-20%. Прямоточные системы уменьшают потери до 5-7%, но при этом увеличивают уровень шума до 95-100 децибел.
Самый легкий серийный глушитель установлен на McLaren P1 и весит всего 1,4 килограмма. Он изготовлен из титанового сплава с использованием технологии 3D-печати, при этом его стоимость составляет около 8000 долларов.
Исследования показывают, что при температуре окружающей среды -20 градусов Цельсия выхлопная система достигает рабочей температуры на 40% медленнее, чем при +20 градусах. Это приводит к повышенному расходу топлива на 25-30% в первые минуты работы двигателя.
В гоночных автомобилях NASCAR используются выхлопные системы с боковым выводом, которые производят звук мощностью до 130 децибел. Механики команд меняют эти системы каждые 500 миль пробега из-за высоких температурных нагрузок.
Компания Akrapovic, производящая премиальные выхлопные системы, тратит до 100 часов на разработку звука выхлопа для одной модели мотоцикла или автомобиля. При этом используется специальное программное обеспечение для моделирования акустических характеристик стоимостью более 200 000 долларов.
Выхлопная система электромобиля Tesla Model S Plaid оснащена специальным теплообменником, который использует тепло от силовой электроники для обогрева салона. Это позволяет увеличить запас хода в холодную погоду на 10-15%.
В процессе краш-тестов выхлопная система должна выдерживать ударную нагрузку до 40G без разрушения креплений. Современные системы имеют специальные деформируемые элементы, которые поглощают энергию удара и защищают пассажиров от проникновения частей выхлопной системы в салон.
Рекорд скорости выхлопных газов зафиксирован на двигателе гиперкара Koenigsegg Jesko — 300 метров в секунду при максимальных оборотах. Для сравнения, в обычном автомобиле скорость выхлопных газов составляет 40-60 метров в секунду.
Производители спортивных автомобилей используют специальные микрофоны и сенсоры для записи звука выхлопа во время разработки новых моделей. Porsche инвестировала более 3 миллионов евро в акустическую лабораторию, где инженеры тестируют до 100 различных конфигураций выхлопной системы для каждой новой модели.
В выхлопных газах современного автомобиля содержится более 170 различных химических соединений. За один час работы двигателя через выхлопную систему проходит около 10 000 литров воздуха, смешанного с продуктами сгорания топлива.
В автомобилях для дрэг-рейсинга используются выхлопные системы с форсунками впрыска закиси азота, которые создают эффект пламени длиной до 3 метров. Температура такого пламени может достигать 2500 градусов Цельсия.
Самая тяжелая выхлопная система установлена на карьерном самосвале Белаз-75710. Её вес составляет 1200 килограммов, а диаметр выхлопных труб достигает 45 сантиметров. За час работы через неё проходит около 150 кубометров выхлопных газов.
Компания Milltek разработала выхлопную систему с изменяемой геометрией, которая автоматически подстраивается под режим работы двигателя. Система содержит 47 подвижных элементов и управляется компьютером, анализирующим 15 параметров работы двигателя.
В подводных автомобилях-амфибиях используются специальные выхлопные системы с обратными клапанами, предотвращающими попадание воды. Такая система может работать на глубине до 10 метров и выдерживать давление до 2 атмосфер.
Выхлопная система болида Формулы-Е оснащена специальным рекуператором тепловой энергии, который преобразует тепло выхлопных газов в электричество. КПД такой системы достигает 8%, что позволяет получить дополнительно до 15 киловатт мощности.
В арктических версиях грузовиков используются выхлопные системы с системой подогрева топливных баков. Температура выхлопных газов используется для поддержания температуры дизельного топлива выше точки замерзания, что позволяет эксплуатировать технику при температурах до -60 градусов Цельсия.
Компания Borla запатентовала технологию изготовления глушителей с переменной плотностью материала. В процессе производства плотность звукопоглощающего материала меняется более 200 раз на протяжении глушителя, что позволяет добиться идеальной акустики.
В гоночных мотоциклах MotoGP используются титановые выхлопные системы с толщиной стенки всего 0,6 миллиметра. При этом они выдерживают температуру до 950 градусов Цельсия и весят менее 2 килограммов.
Исследования показывают, что правильно спроектированная выхлопная система может увеличить крутящий момент двигателя на низких оборотах на 8-12% за счет эффекта резонансной подпитки цилиндров. Для достижения этого эффекта длина труб рассчитывается с точностью до миллиметра.
В некоторых современных спорткарах используются выхлопные системы с пиротехническими клапанами, которые при определенных условиях создают эффект выстрела. Мощность такого звукового эффекта может достигать 110 децибел.
Рекорд по самой быстрой замене выхлопной системы установлен командой механиков из Германии — 4 минуты 12 секунд для полной замены системы на BMW M3, включая каталитический нейтрализатор и все крепления.
В авиационных двигателях используются выхлопные системы с эжекторным охлаждением, которые создают разрежение для улучшения охлаждения двигателя. Такая система позволяет снизить температуру в моторном отсеке на 60-80 градусов Цельсия.