Глушитель автомобиля. Что там внутри?
Глушитель является важным конструктивным элементом выпускной системы, без которого эксплуатация современного автомобиля просто невозможна. Автомобильный глушитель выполняет следующие основные функции:
• снижение уровня шума отработавших газов;
• преобразование энергии отработавших газов, снижение их скорости, температуры, пульсации.
Отработавшие газы, покидающие цилиндры двигателя, имеют высокое давление. При движении отработавших газов по выпускной системе создаются звуковые волны, распространяющиеся быстрее газов. Глушитель преобразует энергию звуковых колебаний в тепловую энергию, чем достигается снижение уровня шума до определенного (заданного) значения. Вместе с тем с применением глушителя в выпускной системе создается противодавление, которое приводит к некоторому снижению мощности двигателя.
В глушителе используется несколько технологий снижения уровня шума:
☑ 1: Устройство глушителя:
1: корпус;
2: теплоизоляция;
3: глухая перегородка;
4: перфорированная труба;
5: дроссель
• расширение (сужение) потока;
• изменение направления потока;
• интерференция звуковых волн;
• поглощение звуковых волн.
• Расширение потока реализовано посредством нескольких камер разного объема, разделенных перегородками.
• Позволяет эффективно гасить низкочастотные звуковые колебания.
• Наряду с расширением в глушителе осуществляется сужение потока с помощью диафрагменного отверстия (дросселя). Используется для гашения высокочастотного шума.
6. передняя перфорированная труба;
7. впускной патрубок;
8. средняя перегородка;
9. выпускной патрубок;
10. передняя перегородка;
11. задняя перфорированная труба;
12. задняя перегородка;
13. корпус
В глушителе, за исключением прямоточных глушителей, предусматривается изменение направления движения потока отработавших газов. Угол поворота потока находится в пределе 90-360°, чем достигается гашение средне- и высокочастотных звуковых колебаний.
Интерференция звуковых волн, в зависимости от характера их наложения, приводит к увеличению (конструктивная интерференция) или уменьшению (деструктивная интерференция) амплитуды колебаний. В глушителе используются оба вида интерференции. Технология реализована с помощью перфорационных отверстий в трубах глушителя. Изменяя размер отверстий и объем окружающей трубу камеры можно добиться гашения звуковых колебаний в широком диапазоне частот.
1: звукопоглощающий материал;
2: корпус;
3: прямоточный выпускной патрубок;
4: стальня сетка;
5: перфорированная труба;
6: цельносварные стыки
При прохождении звуковых волн через специальный звукопоглощающий материал происходит их поглощение. Данный способ эффективен при гашении высокочастотных звуковых колебаний.
Для достижения наибольшего эффекта данные технологии в глушителях используются, как правило, в комплексе.
В современных автомобилях устанавливается от одного до пяти глушителей, в основном – два. Ближайший к двигателю глушитель называется предварительным (передним) глушителем или резонатором. За ним следует основной (задний) глушитель. Для каждой конкретной модели автомобиля и марки двигателя используется свой набор глушителей.
☑ Устройство резонатора
Резонатор служит для предварительного снижения уровня шума и уравновешивания пульсаций потока отработавших газов. Конструктивно резонатор представляет собой перфорированную трубу, помещенную в металлический корпус. Для повышения эффективности гашения колебаний в трубе выполняется дроссельное отверстие.
☑ Устройство основного глушителя
Основной глушитель обеспечивает окончательное шумоподавление. Он имеет более сложную конструкцию. В металлическом корпусе размещается несколько перфорированных трубок. Корпус разделен перегородками на 2-4 камеры. Некоторые камеры могут заполняться звукопоглощающим материалом. В основном глушителе поток отработавших газов многократно меняет свое направление – лабиринтный глушитель.
Из всех конструктивных элементов выпускной системы больше всех подвергается модернизации (тюнингу) глушитель. При тюнинге выпускной системы устанавливается т.н. прямоточный глушитель (одна прямоточная труба на все камеры без изменения направления потока). Такой глушитель обладает меньшим противодавлением, но существенной прибавки в мощности двигателя он не дает. Основное преимущество прямоточного глушителя «благородное» или «спортивное» звучание автомобиля (кому, что больше нравиться).
☑ Устройство прямоточного глушителя
Конструкция прямоточного глушителя объединяет корпус из нержавеющей стали, в котором размещена перфорированная труба, обернутая стальной сеткой и звукопоглощающим материалом. Стальная сетка обеспечивает в основном защиту звукопоглощающего материала от выдува. В качестве звукопоглощающего материала используется стекловолокно. В прямоточном глушителе звуковые волны беспрепятственно проходят через отверстия трубы, металлическую сетку и поглощаются стекловолокном (преобразуются в тепловую энергию).
Устройство глушителя автомобиля
Без выхлопной системы нормальная работа двигателя внутреннего сгорания практически невозможна. Глушители для автомобилей являются неотъемлемой частью цикла сгорания топлива, и рассчитываются под характеристики определенного мотора. Для автомобилей, снятых с производства, или не поставляющихся официально, замена элементов выхлопа обходится в ряде случаев дорого. Специалисты GSAvto подберут для вас универсальный глушитель из нержавейки с правильными параметрами. Кузова современных авто имеют плотную компоновку, поэтому зачастую этот элемент разделяют на несколько частей. Возможна установка передней (резонатор) и даже средней секции, если пространство под днищем ограничено. Задний глушитель (самая крупная часть) размещается, как правило, в районе багажника, рядом с бензобаком или запасным колесом. Поскольку его корпус сильно нагревается, остальные элементы автомобиля защищаются тепловыми экранами.
Назначение и устройство глушителя
Для чего нужен глушитель?
- Снижение шума от работающего двигателя. Сгорание топлива в цилиндрах представляет собой серию микровзрывов, с соответствующим звуком. Система выхлопа практически полностью нейтрализует этот шум.
- Уменьшение скорости движения отработанных газов. Если этого не сделать, из выхлопной трубы будет «дуть ветер», как из компрессора, создавая неудобства остальным участникам движения.
- Снижение температуры выхлопа. Задняя часть глушителя оканчивается трубой, из которой выходят горячие газы. После прохождения через систему выпуска их температура становится безопасной для окружающих.
- Вывод выхлопных газов за пределы контура авто. Все системы выпуска устроены таким образом, чтобы вертикально поднимающиеся газы (автомобиль не двигается, ветра нет) не попадали в салон естественным путем, и не скапливались под днищем.
Конструкция глушителя
В корпусе расположено несколько секций заданного размера и геометрии. В этих камерах происходит гашение звуковых колебаний за счет сталкивания волн в противофазе. При этом возникают механические вибрации, которые погашаются волокнистым термостойким материалом. Им заполняют полости вокруг секций.
Помимо акустических камер применяется метод разрыва трубы. В камеру входит патрубок, развернутый под небольшим углом. Рядом с ним располагается выходной патрубок. Прежде чем устремится на выход, выхлопные газы охлаждаются в акустической камере и теряют силу звукового давления.
Система лабиринта. Представляет собой несколько секций, в которых вход и выход располагаются не напротив друг друга. Выхлоп, «путешествуя» по лабиринту, теряет силу и звук. Большая площадь стенок помогает рассеять тепло. В автомобилях достаточно места для установки крупного корпуса выхлопной системы. Это позволяет снизить шум и температуру до минимума. А вот глушители для мотоциклов должны быть более компактными, и в конструкции сложно предусмотреть несколько элементов. Поэтому шум мотоциклетного выхлопа сильнее.
Тюнинговые решения
Снижение шума и скорости выхлопных газов уменьшают мощность двигателя. Это небольшая плата за комфорт и безопасность. Если вы хотите сделать авто более спортивным, в сервисе GSAvto можно установить прямоточный глушитель. В его конструкции нет сложных камер и секций – только перфорированная труба. Поэтому поток газов не встречает сопротивления. Но и шум будет гораздо выше, как у гоночных авто. Мы подберем оптимальный размер для вашего кузова, и новый глушитель даст возможность свободно «дышать» мотору.
Как называются части выхлопной трубы?
Система отвода отработанных газов автомобиля позволяет не только удалять продукты сгорания топлива, но и увеличить эффективность работы силового агрегата, а также значительно снизить шумовой фон.
Для этого в системе используется такой узел, как глушитель, который способен подавлять шум, создаваемый выхлопными газами, и значительно снизить уровень их токсичности. Все эти показатели зависят от того, как устроен глушитель.
Независимо от того, изготавливается ли глушитель в заводских условиях, или же собирается своими руками, в его конструкции должны быть следующие обязательные элементы:
- Выпускной коллектор сочленяется непосредственно с двигателем авто через приемную трубу, которая может быть оборудована виброкомпенсатором.
- Отработанные газы из приемной трубы попадают в полость катализатора, в котором догорают остатки топлива, и снижается насыщенность углекислого газа.
- Из катализатора газовые потоки устремляются в камеру резонатора, где гасятся колебания и уравновешивается воздействие их пульсации.
- Затем объем отработанных газовых потоков проходит через камеры заднего глушителя, который призван снижать шум.
ПРИНЦИП РАБОТЫ
Прежде чем приступить к ремонту глушителя автомобиля или его сборке своими руками, нужно понять основные принципы его работы. Если посмотреть на устройство в разрезе, то можно увидеть множество металлических или керамических перегородок, термостойкую вату, а также присутствие перфорированных труб.
Наличие этих элементов в конструкции глушителя замедляет скорость движения газовых потоков. При ремонте своими руками важно заменить изношенные элементы качественными аналогами.
В свою очередь их снижение позволяет сгладить работу мотора с учетом каждого такта.
Не существует стандартов по производству выхлопной системы и отдельных ее элементов, поэтому глушители различных производителей авто могут существенно отличаться друг от друга.
Если вы решили своими руками модернизировать отдельные элементы системы отвода отработанных газов, то необходимо учитывать некоторые нюансы:
- на мощных двигателях автомобилей должен стоять резонатор достаточно большого объема, который будет обеспечивать необходимый уровень сглаживания выхлопа;
- количество перегородок внутри камер, которые сглаживают неравномерность объема отводимых потоков.
ТИПЫ ШУМОПОГЛОЩАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ
Глушители в авто могут быть активными, которые представляют собой достаточно простое устройство, а также реактивными. В первом случае для их производства используются вибростойкие материалы, которые способны выдерживать воздействие высоких температур.
Активные устройства наиболее популярны, поскольку неприхотливы в эксплуатации. Существенным их недостатком является их быстрое загрязнение. Реактивные устройства глушителей состоят из сложных элементов камер-резонаторов.
Что касается задней шумопоглощающей камеры автомобиля, то в ее устройстве присутствует множество отсеков, которые содержат в себе специальный наполнитель. Он необходим для снижения звука отводимых газов при работе двигателя авто. В устройстве современных глушителей автомобилей может использоваться несколько технологий поглощения звукового фона и очистки отделяемых газов одновременно.
Они могут содержать в себе множество различных материалов, которые обеспечивают максимальное снижение звука отработанных потоков газов, уровня их токсичности и температуры.
ОСОБЕННОСТИ ГЛУШИТЕЛЯ-ПРЯМОТОКА
Такое устройство может быть использовано для увеличения производимой мощности авто. Глушитель-прямоток использует энергию газовых потоков, которая преобразуется в мощность автомобиля.
Как бы странно это ни звучало, но такое возможно: вначале из коллектора обеспечивается выпуск потоков газов с минимальным сопротивлением, а двигатель автомобиля в свою очередь затрачивает меньше усилий на преодоление силы их давления. Именно этим и достигается увеличение полезной мощности мотора авто.
При изготовлении глушителя-прямотока используется камера, внутри которой помещается перфорированная труба, а также имеется небольшое количество разделительных перегородок (при изготовлении прямотока своими руками эту важную деталь необходимо учитывать).
Отработанные газы практически не испытывают сопротивления внутренних перегородок, а отверстия в трубе позволяет им максимально расширяться, после чего они выходят наружу практически бесшумно. Этому также способствует применение внешних кожухов, пропитанных специальным составом.
САМОСТОЯТЕЛЬНЫЙ РЕМОНТ ГЛУШИТЕЛЕЙ
Основной проблемой элементов систем отвода выхлопа является появление дыр, вследствие перепада температур и внешнего ударного воздействия на корпус элементов. При обнаружении пробоины в корпусе резонатора, труб или заднего глушителя, нужно изготовить латки из листового металла. От размеров «свища» необходимо сделать запас около 10-12 мм, после чего место пробоя нужно тщательно обработать.
Ремонт своими руками особых сложностей не представляет. При наложении латок желательно пользоваться полуавтоматической сваркой. При этом необходимо следить за ровностью и непрерывностью сварного шва. Таким же образом реставрируются дефекты труб и внутренних элементов.
Как устроен глушитель автомобиля, фото и видео в разрезе
Звук, издаваемый двигателем автомобиля со свободным выпуском отработанных газов, можно услышать во время автогонок. Долго такое выдержать невозможно, поэтому в систему выхлопа гражданских транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания ставятся глушители, часто разнообразные, довольно сложные и тонко рассчитанные.
Элементы выхлопной системы автомобиля
Единого принципа построения системы выпуска не существует, но можно рассмотреть типовой её состав, использованный на большинстве автомобилей.
-
, сводящий поток газов от нескольких цилиндров в одну магистраль;
- система снижения токсичности, обычно это каталитический нейтрализатор с кислородными датчиками на входе и выходе;
- резонатор, он же дополнительный глушитель, работающий после катализатора и нормализующий основные пульсации потока со снижением температуры газов;
- основной глушитель, снижающий громкость звука выхлопа.
Все узлы соединяются трубопроводами, ведущими от двигателя в заднюю часть автомобиля. У мощных многоцилиндровых моторов потоков может быть два и более.
Зачем автомобилю глушитель
Звук создаётся пульсациями давления выхлопных газов. Задача глушителей – максимально снизить амплитуду перепадов давления, тем самым уменьшив акустическое воздействие.
Вместе с тем интенсивное гашение акустических волн будет препятствовать качественной очистке цилиндров от выхлопных газов, а значит приведёт к снижению наполнения свежей смесью, уменьшит мощность и заставит сжигать лишнее топливо.
Избежать такого поможет настройка выпуска. Можно обратить вредный эффект на пользу, распределив скачки давления таким образом, что выпуск в каждом цилиндре совпадёт с разрежением в пульсирующем потоке, газовая пробка вылетит с ускорением. Так работают настроенные глушители резонансного типа.
Полностью задействовать резонанс можно лишь при определённых оборотах, что недостижимо в широком диапазоне работы тяговитого автомобильного мотора широкого применения.
Приходится искать компромисс, поэтому правильно настроенный выхлоп достаточно сложен и индивидуален.
Принцип работы
Основной принцип – дросселирование потока. Если пульсирующий газ проходит через относительно узкое отверстие, то его колебания давления сглаживаются, теряют амплитуду, акустическая энергия переходит в тепловую и рассеивается в пространстве.
Но чем сильнее используется данный эффект, тем больше сопротивление выхлопу, что приводит к указанным выше последствиям.
Бороться с сопротивлением можно разными способами. Например, организацией отражений звуковых волн от перегородок. Влияя друг на друга, они гасят громкость, но не мешаю свободному выходу газа.
Второй способ – организация гашения акустической волны звукопоглощающими веществами.
Они могут иметь разное строение, начиная от большого числа мелких отверстий в камерах глушителя, до пористых структур, фактически аналогичных, но с микроскопическими отверстиями для прохода газа.
Даже соты обычного катализатора эффективно гасят самые неприятные участки спектра.
Устройство резонатора и прямоточного глушителя
Именно резонатор, который расположен ближе к выпускному коллектору, берёт на себя основную роль в гашении самой громкой низкочастотной составляющей шума. Его первая гармоника совпадает с частотой чередования вспышек в цилиндрах.
Поэтому типичный резонатор представляет собой две камеры, сообщающиеся через отверстия в трубе круглого сечения.
Расчёт геометрии устройства позволяет использовать оба эффекта гашения – сглаживание пульсаций потока и взаимное гашение низкочастотных волн.
Здесь же происходит основное снижение температуры газа, поскольку его расширение преобладает над сжатием в пиках волны.
Прямоточные глушители принципиально отличаются. Некоторым эффектом снижения шума они обладают, но не располагают перегородками, поэтому не давят низкочастотную составляющую.
Это позволяет настраивать их в резонанс, повышая мощность. Но ни в какие нормы ПДД по шуму такие глушители не уложатся.
Почему прогорает глушитель
Сталь, из которой выполняется выпускная система, интенсивнее всего коррозирует при высокой температуре и влажности. Именно на выхлопе, состоящем большей частью из перегретого водяного пара, условия работы будут наихудшими.
Если использовать обычные конструкционные марки, то сквозная коррозия, а это именно она, а не прогар в классическом понимании, наступит за год-два эксплуатации.
Совершенно справедливо такие выпускные системы считаются расходниками, их разгерметизация никого не удивляет.
Как защитить от коррозии
Наиболее качественные и долговечные глушители выполняются из нержавеющей стали. Их высокая цена – плата за большой срок службы. Потребителю предоставляется свобода выбора – частая замена или высокие затраты.
Частично помогают защитные покрытия. Но они работают в основном от наружной коррозии, изнутри, находясь в потоке горячего газа и пара, никакая защита долго не проживёт.
Иногда используется компромисс – нержавеющая начинка в корпусе из обычной стали, но покрытом алюминиевой или иной защитной краской.
Помогает вентиляция, часто её делают сами владельцы, просверливая внизу глушителя небольшое отверстие для стока конденсата.
Некоторые заботливые владельцы умудряются защитить глушитель и изнутри. Его снимают и проливают различными составами, от металлосодержащих или графитовых жидких смазок до термолаков.
Помогает, но не принципиально. Радикальный способ один – установка заказного выхлопа из «нержавейки», очень эффективно, но недёшево.