Устройство глушителя автомобиля в разрезе

Соединительные элементы системы выпуска

Для соединения каталитического нейтрали­затора и глушителей используются трубы. На автомобилях с двигателями очень низкой мощности могут использоваться конструкции, в которых каталитический нейтрализатор и глушитель встроены в один общий корпус.

Трубы, каталитический нейтрализатор и глушители соединяются посредством втулок и фланцев. Многие системы являются полностью сварными, что позволяет ускорить их установку.

Вся система выпуска отработавших газов крепится к днищу автомобиля при помощи эластичной подвески (см. рис. «Подвеска глушителя» ). Так как ви­брации от выпускных труб, вызываемые выпу­ском отработавших газов, могут передаваться на кузов и повышать шумность в салоне, то места крепления системы выпуска должны тщательно выбираться. Неправильно выбран­ные точки крепления могут создать проблемы с прочностью и, следовательно, долговечностью системы. В некоторых случаях эти проблемы могут быть решены при помощи амортизаторов вибраций. Колебания этих компонентов нахо­дятся в противофазе с колебаниями компо­нентов системы выпуска отработавших газов, эффективно поглощая их вибрацию.

Акустические колебания, генерируемые си­стемой выпуска отработавших газов в точке выпуска газов наружу (задняя выхлопная труба), а также в области глушителей, могут вызывать резонанс кузова. В зависимости от интенсивности вибрации двигателя, могут ис­пользоваться разделительные элементы (см. рис. «Разделительный элемент» ), служащие для изоляции системы выпу­ска отработавших газов от двигателя и снятия напряжений с компонентов системы выпуска отработавших газов. Разделительный элемент включает гильзу, состоящую из отрезков труб, один из которых может перемещаться внутри другого. Поверх гильзы устанавливается гоф­рированная труба, также называемая чехлом. Гильза служит для защиты чехла и ограничения линейного растяжения. Гофрированная труба выполняет функции разделения/изоляции за счет своей упругой структуры. Гофрированная труба защищена от внешних воздействий при помощи оболочки из проволочной сетки.

Таким образом, система выпуска отрабо­тавших газов с одной стороны должна быть достаточно жесткой, чтобы выдерживать вибрацию, а с другой стороны обладать до­статочной гибкостью, чтобы в максимальной степени исключить передачу усилий на кузов.

Проверка резонатора

При выявлении перечисленных выше неполадок, каждый автомобилист должен знать, как проверить резонатор. Это позволит не только нормализовать работу двигателя и системы выпуска выхлопных газов, но и повысить комфорт использования машины, в том числе для окружающих людей.

Для проверки вам понадобится смотровая яма (если ее нет, можно поднять машину домкратом). Диагностика выполняется при помощи визуального осмотра. В процессе необходимо внимательно осмотреть целостность как самого устройства, так и присоединенных к нему труб (особенно на их стыках).

Явным признаком неполадки является образование конденсата в остывающем резонаторе, после чего он начинает капать на землю. Это означает, что его корпус потерял герметичность и подлежит ремонту, а лучше замене. Проверить наличие конденсата можно через некоторое время, когда заглушили мотор (чтобы дать корпусу резонатора остыть)

Обратите внимание! Некоторые автолюбители при самостоятельном изготовлении резонаторов специально просверливают в его корпусе отверстие для отвода влаги. Поэтому, если вы купили автомобиль с подобным резонатором, то такой метод проверки для вас не подойдет

Также целостность корпуса резонатора можно определить по наличию выхлопных газов, выходящих из него. Это также говорит о разгерметизации и необходимости его замены. Данный факт можно проверить при работающем двигателе автомобиля, заглянув под днище. Для уверенности можно попросить помощника одновременно “погазовать”, чтобы через систему прошло большее количество выхлопных газов. Также подозрение на разгерметизацию вызывает появление дыма из-под днища машины во время езды или при стоянке с включенным двигателем.

Конструкции глушителей звука выстрела содержащих внутренние перегородки.

На рисунке ниже приведена схемаглушителя, в корпусе которого установлены перегородки с центральной перфорацией (4), разделенные свободными объемами. Снижение уровня шума происходит за счет уменьшения скорости и давления пороховых газов в процессе последовательных сжатий и расширений при прохождении пулей последовательных камер. На втором рисунке показан глушитель, в корпусе которого расположен ряд прямых-обратных конусов (6), образующих расширительные камеры.

В корпусе следующего глушителя установлена центральная трубка и винтообразные каналы (7), на выходе имеется профильный рассекатель. В следующем глушителе установлены последовательно друг за другом оболочки, по форме близкие к соплам Лаваля. Далее приведена конструкция глушителя, представляющего собой сочетание конструкций с трубкой и полутороидов-рефлекторов (9). Полутороиды изменяют движение газов на противоположное, что повышает эффективность снижения их скорости и давления. Тороиды могут быть заменены элементами другой формы в простейшем случае плоскими мембранами.

Устройство резонатора

Конструктивно резонатор состоит из перфорированной (просверленной по всей длине в пределах устройства) трубы, помещенной в металлический корпус. Также в конструкции есть дроссельное отверстие, предназначенное для повышения эффективности гашения волновых колебаний в трубе. Внутренняя полость резонатора разделена на две или более неравные части перегородками, расположенными в поперечной плоскости к трубе. Также в конструкцию более современных выхлопных резонаторов входит теплоизоляция и/или звукоизоляция (зачастую это один и тот же материал), расположенная под корпусом и предназначенная для снижения его температуры и/или звуков, исходящих из устройства.

Внутреннее устройство резонатора

Внутренние полости имеют неодинаковый объем с тем, чтобы обеспечивать периодическое сужение и расширение потока отработанных газов, что в свою очередь дает выравнивание их неравномерной пульсации. То есть, каждая камера имеет свою резонансную частоту. Кроме этого они имеют небольшое смещение относительно оси корпуса. Это необходимо для достижения смены направления потока выхлопов. А внутренняя перфорация на трубе нужна для гашения большой амплитуды звуковых волн, которые вырабатывают газы.

На эффективность работы резонатора влияют следующие факторы:

• степень его изношенности, герметичность;
• уровень загрязненности от нагара (чем чище, тем эффективнее);
• диаметр (чем больший диаметр устройства, тем больший у него КПД).

Тюнинг

Но автолюбители все чаще прибегают к различным переделкам. Выхлопную систему подвергают тюнингу как для достижения шумового эффекта, так и для увеличения мощности.

В последнем случае необходимо снизить обратное давление, для чего выхлопная система должна быть модифицирована полностью. Обычный коллектор меняют на равнодлинный (в народе он известен как «паук»). Соединительные трубы покупают большего размера. Тракт по возможности выпрямляют. Катализатор меняют на пламегаситель. Тогда прямоточный глушитель станет эффективным завершением переделки. Однако в этом случае от прямого предназначения глушителя остается одно лишь название. Ведь новое устройство системы выпуска отработавших газов становится шумным.

С другой стороны, добиваются того, чтобы от отсека двигателя отводилось тепло. Для этого коллекторные трубы покрывают термическим напылением с низкой теплопроводностью, благодаря чему выделение тепла снижается, а эффективность системы впрыска возрастает.

Назначение

Как известно, в двигателе при работе происходит воспламенение смеси. Это возгорание сопровождается характерным звуком. При взрыве образуется колоссальная толкательная энергия. Она настолько велика, что способна поднять поршень в верхнюю мёртвую точку. В последнем такте работы происходит выпуск газов. Они под давлением выходят в атмосферу. Но для чего же нужна система выхлопа? Она служит для гашения звуковых колебаний. Ведь без нее работа даже самого технологичного мотора была бы громкой и невыносимой.

Таким образом, система выхлопа выполняет следующие функции:

• Вывод из цилиндров двигателя продуктов горения.
• Снижение уровня токсичности газов.
• Исключение попадания продуктов горения в салон автомобиля.

Резонатор

Резонатор – деталь выхлопной системы, гасящая звуковые колебания после выхода газов из камеры сгорания

Основная задача резонатора — гасить звуковые колебания ревущих выхлопных газов, вырывающихся из камеры сгорания. Размер, форма и конструкция резонатора напрямую влияют на то, насколько громко будет работать двигатель. При поломке этой детали нарушается работа всей выхлопной системы. Автомобиль становится шумным, в салон проникает запах выхлопа.

История появления резонатора в выхлопной системе

Первый резонатор появился на автомобиле в начале XX века. Снижение уровня шума было первой задачей, которую пришлось решать разработчикам, так как вскоре после появления серийных машин проявилось недовольство пешеходов их чрезмерно шумной работой. С этой детали началось создание полноценной выхлопной системы, которую можно видеть в современных автомобилях.

Принцип работы резонатора

Выхлопные газы образуются в камере сгорания и выводятся из цилиндра через выпускной клапан. После этого они на большой скорости движутся по выпускному коллектору и приемной трубе. При этом температура газовой смеси составляет около 650 градусов Цельсия, поэтому детали выхлопной системы подвергаются серьезной тепловой нагрузке.

Труднее всего создать конструкцию резонатора для спортивного автомобиля. С одной стороны, он должен пропускать через себя поток газов, не создавая препятствий. С другой — снижать уровень шума

Далее газовый поток попадает в катализатор, а затем в резонатор, который представляет собой полость с одной или несколькими камерами. Через камеры проходит труба с небольшими отверстиями, через которые проходит разделенный поток газов. Прохождение через трубу способствует взаимному поглощению звуковых волн.

Виды резонаторов

Более сложные современные резонаторы могут иметь оболочку, между слоями которой располагается теплоизоляционный материал. Такие детали не только поглощают шумы, но и позволяют защитить кузов от нагревания.

Все чаще в автомобилестроении встречаются комбинированные резонаторы, которые состоят из двух частей. Первая часть детали основана на классической конструкции с трубой и внутренними переборками, а вторая – заполняется шумопоглощающим материалом (обычно базальтовым волокном). Такие комбинированные резонаторы работают эффективней обычных. 

Эксплуатация и неполадки резонатора

Дольше всего служит резонатор с двойным корпусом. Материал должен быть невосприимчивым к коррозии. Как правило, недорогие глушители для автомобилей потребительского рынка делают из алюминированной стали, то есть обычной стали, покрытой тонким слоем алюминия, защищающего поверхность от коррозии. Немаловажную роль играет и объем резонатора. От этого показателя зависит эффективность его работы. Если объема недостаточно, то во время резкого нажатия на педаль газа шумы будут существенно усиливаться, а сама деталь может начать вибрировать.

Покупая резонатор из аллюминированной стали, следует помнить, что невысокая цена изделия получена путем снижения долговечности. Лучшие резонаторы делают из нержавейки

Как и любая часть выхлопной системы, резонатор подвергается вредному воздействию агрессивных факторов: работа в среде газа, высокие температуры. Из-за этого срок службы деталей выпускной системы весьма невелик. Признаками поломки могут быть усиление шумов, запах выхлопных газов в машине, наличие струек дыма под днищем. В этом случае его следует менять. 

Резонатор в автоспорте

Благодаря простоте и небольшому весу резонатор находит применение в автомобильном спорте, однако для этих целей деталь часто подвергается существенным изменениям. Как правило, в спортивные автомобили устанавливают резонаторы, имеющие камеру более сложного типа, которая обеспечивает звукопоглощение и обладает минимальным сопротивлением, то есть не повышает обратное давление в выхлопной системе. Спортивные глушители делают, как правило, из нержавеющей стали, так как у нее более гладкая поверхность (создающая минимум завихрений в системе), и сделанные из нее детали лучше работают в экстремальных температурных режимах.

Резонатор. Устройство резонатора среднего глушителя

Первый, промежуточный, средний глушитель — как только не называют этот компонент выхлопной системы. Но во всех случаях в виду имеется резонатор. Рассмотрим, что это за устройство, за что отвечает и как работает.

Назначение, принцип работы и устройство резонатора

Если спросить любого мало-мальски разбирающегося в устройстве машины автомобилиста о назначении резонатора, он ответит, что данный элемент обеспечивает уменьшение уровня шума. В принципе, такое утверждение верно. Но большинство из нас не подозревают, что у этого компонента выхлопной системы есть и другие функции. Помимо уменьшения звука резонатор отвечает и за уменьшение сопротивления системы движению выхлопных газов (и происходит это за счет сглаживание пульсаций). Подтверждением этому является тот факт, что выхлопная система без резонатора на многих автомобилях работает не совсем корректно. Само-собой повышается шумность, а вместе с этим многие автомобилисты, кто решился на необдуманный шаг и самовольно удалили резонатор, заменив его отрезком трубы, жалуются на то, что авто не держит обороты ХХ. И происходит это, как раз за счет того, что повышается обратное сопротивление системы, и нету сглаживания пульсаций (выхлопные газы же поступают не одновременно от всех цилиндров, а, так сказать, «партиями»). Поэтому труба вместо резонатора — «не есть хорошо»: это, в принципе возможно, но доверять такую переделку нужно профессионалам, которые проведут необходимые расчеты и сделают все правильно. Также в этом элементе происходит снижение кинетической энергии выхлопных газов и уменьшение их температуры (порядка 300-400 градусов на выходе против 700-800, а то и боле — на входе резонатора).

Как устроен и работает резонатор

Работа данного элемента основана на следующих физических процессах:

• Расширение и сужение потока выхлопных газов. Это обеспечивается за счет использования нескольких камер в рассматриваемом элементе.
• Гашение средне- и высокочастотных пульсаций. Выхлопные резонаторы для автомобилей имеют для этого внутри трубопроводы, размещающиеся со смещением относительно друг друга.
• Интерференция звуковых волн. За счет этого происходит увеличение суммарной амплитуды, а, следовательно — уменьшение частоты колебаний. Добиваются этого за счет использования камер разного объема, а также при помощи перфорационных отверстий на трубах внутри резонатора.
• Использование закрытых камер, в которых накапливаются газы. Поступая через перфорационные отверстия газы стравливаются в определенный момент времени.

Также, в зависимости от конструкции, средняя часть глушителя (или резонатор) может иметь несколько камер. Последняя, для уменьшения шумности, может производиться с использованием специального звукоизоляционного материала. Что касается корпуса, оригинальный или универсальный резонатор выхлопной системы может выпускаться из нержавеющей стали, или так называемой алюминиевой стали (покрытой слоем алюминия для защиты от коррозии). Первый вариант — более дорогостоящий, но он характеризуется лучшими показателями устойчивости к коррозии.

Прямоточный резонатор

Одной из разновидностью рассматриваемого элемента выхлопной системы является прямоточный (или спортивный) резонатор. Его отличие от «обычного» заключается в том, что здесь имеет место более низкое обратное сопротивление. И получается оно в ущерб сглаживанию пульсаций и уменьшению звука. Такой резонатор, как правило, не имеет камер и не изменяет направление движения потока выхлопных газов. По сути это — ровный «тоннель», имеющий перфорированные стенки. А это значит что, учитывая рассмотренные выше проблемы, которые могут быть вызваны пульсациями, выбирать такой элемент для своего авто нужно очень тщательно. А лучше доверьте это дело профессионалам. Итак, мы разобрались, для чего нужен резонатор и как он работает. Если вам нужен ремонт или замена данного элемента (в том числе и установка прямоточного), обращайтесь к специалистам GSAvto. 

Схема работы глушителя звука выстрела с клапаном.

Глушитель содержит в камере предварительного расширения двухлепестковый клапан, работающий по принципу «пинцета». Лепестки из пружинной стали закреплены в поршне-стакане с небольшим ходом вдоль корпуса глушителя. В исходном состоянии поршень-стакан смещен к стволу, а щель между лепестками клапана достаточна для свободного прохождения пули в расположенные дальше расширительные камеры.

При выстреле газы, следующие за пулей, толкают поршень-стакан в направлении выстрела. Лепестки клапана, двигаясь по направляющим плоскостям, смыкаются и отсекают пороховые газы. При этом лепестки, как у пинцета при захвате, сближаются и находятся в деформированном, напряженном состоянии. По мере падения давления и охлаждения пороховых газов в камере, лепестки распрямляются под действием силы упругости, постепенно стравливая газы в образующуюся щель. Поршень-стакан возвращается назад в исходное состояние. Глушитель готов к следующему выстрелу.

Классификация глушителей

Сначала вкратце рассмотрим, какие бывают устройства и в чем заключаются их особенности:

Глушители классифицируют и по типу используемого в производстве материала — обычный (чермет), алюминий + цинк, алюминизированный, из нержавеющей стали. Алюминизированный наиболее популярен, так как не подвержен коррозии и защищен от вреда химикатов, которыми зимой посыпают дороги.

Основные элементы системы выхлопа

Резонатор глушителя устанавливается сразу после приемной трубы и катализатора, а в задачи его входит нивелирование пульсаций потока газов. В разрезе он выглядит, как перфорированная труба, помещенная внутрь металлической камеры большего диаметра. Труба может изменять сечение на пути от входа до выхода газов.

Главный глушитель может иметь конструкцию посложнее и на нем лежит основная функция по шумоподавлению. Современные системы могут иметь в устройстве задней банки глушителя практически все схемы реализации шумоподавления. Камера, через которую проходит основная труба, может иметь несколько секций, в каждой из которых происходит шумоподавление на своем уровне. Как правило, эти камеры заполнены термостойким волокнистым материалом, что еще больше демпфирует вибрации и поглощает звуковые колебания.

Конструкция автомобильного глушителя постоянно развивается, а мы стараемся следить за новостями из конструкторских бюро самых прогрессивных автопроизводителей и тюнинг-ателье. Оставайтесь с нами, и пускай ваши глушители только ласкают слух заядлых автомобилистов. Удачных всем дорог!

Характерные неисправности

Существует одна причина, по которой глушитель автомобиля выходит из строя – длительное воздействие отработанных газов, обладающих высокой температурой. Рано или поздно металлический корпус элемента прогорает, что сопровождается рокотом под днищем автомобиля (оттуда, где расположена неисправная деталь).

Срок службы глушителя сильно зависит от материала, из которого он изготовлен:

• обычный «черный» металл со специальным покрытием;
• нержавеющая сталь.

Более дешевый вариант, сделанный из «черного» металлопроката, способен прогореть через 20–30 тыс. км пробега, в то время как нержавеющий корпус отработает 100 тыс. км и больше. Другое дело, что в течение длительного срока могут выгореть внутренности глушителя и уровень шума заметно повысится.

Неисправности устраняются двумя способами: замена глушителя и ремонт с помощью сварки. В любом случае вам придется посетить автосервис, где после диагностики мастера помогут принять верное решение. Если отверстие свища небольшое, то опытный специалист заварит его прямо на машине. Второй вариант – наложить заплатку из металла, для чего глушитель потребуется снять. Элемент с выгоревшими внутренностями ремонту не подлежит, только замене.

https://youtube.com/watch?v=YMdaf4ojr8o

Источник статьи: http://autochainik.ru/ustroystvo-glushitelya-avtomobilya.html

Задачи глушителя автомобиля

Труба. Выхлопная, но труба. Простейшее на первый взгляд устройство, но от системы выхлопа зависит очень многое. Не только эстетическое звучание выхлопа, но и динамика автомобиля, и расход топлива, и комфорт в салоне, и наличие вибраций. Следовательно, если кто-то среди ночи спросит, для чего в автомобиле нужен глушитель, каждый уважающий себя автомобилист без запинки ответит:

• для снижения уровня шума работы двигателя;
• для уменьшения температуры выхлопных газов;
• для отвода отрабротанных газов за пределы автомобиля;
• для уменьшения уровня вредных выбросов в атмосферу.

Хотя последний пункт носит довольно условный характер.

Выхлопная труба работает в адских условиях. Температура отработанных газов на выходе из выпускного коллектора может достигать 800 градусов, а то и больше. Поэтому металл, из которого выполнен глушитель, должен не просто быть прочным, а и иметь некоторые термостойкие качества. Кроме температуры, на стенки выхлопной системы действует огромное давление, а высокая скорость перемещения выхлопных газов вызывает существенные звуковые колебания.

Ремонт глушителя самостоятельно

Для того, чтобы вам легче было осмотреть глушитель, следует его отсоединить от автомобиля. Это поможет быстрее и качественнее исполнить работу. Если во время визуального осмотра вы не увидели никаких серьезных повреждений, то, скорее всего, поломка находится внутри.

Очень важно напомнить, что не имея достаточного опыта лучше обратиться в автомобильный сервис, где опытные мастера помогут устранить все дефекты глушителя.

Если же при визуальном осмотре вы обнаружили повреждения (пробитую камнем дыру), то вам понадобится сварочный аппарат. А вот если видны прогоревшие, проржавевшие дыры, то такой глушитель варить не рекомендуется, поскольку он вскоре снова прохудеет, нужна замена глушителя, причем желательно из качественного материала. Часто случается так, что поломка происходит в месте соединения мотора с выхлопной трубой. Этот элемент называется гофра.

Как еще можно снизить уровень шума глушителя

Также для снижения шума можно установить зеркальный глушитель. Такие модели работают по такому же принципу, как и акустические зеркала. Чаще всего зеркальные глушители можно встретить в выхлопных системах двухтактных моторов мотоциклов и скутеров. Устройство глушителя в этом случае представляет собой выпускное колено и резонаторную банку, в которой отработанные газы «утихомириваются». При этом уровень сопротивления будет значительно ниже, а на мощность двигателя не будет расходоваться. Однако стоит учитывать, что из-за зеркального эффекта температура выхлопной трубы будет повышаться.

Подобный принцип используется в системах автомобилей ВАЗ 2107, Нива, 2115 и многих других.

Помимо этого существуют поглотительные и ограничительные глушители, которые также понижают шум.

Тюнинг глушителя своими руками.

     Разобравшись с предназначением, строением и видами глушителей, перейдем к самому больному спору, в котором сломано немало копий.

Можно ли заменой только глушителя увеличить мощность стокового автомобиля?

     Наше мнение — однозначно нет. Если вы поставите самую дорогую прямоточную «банку» самого известного производителя на стоковый двигатель, не подвергнувшийся тюнингу впускного и выпускного коллектора (и т.д.), никакой прибавки мощности не будет. Однако это не значит, что установка тюнингового глушителя лишена смысла.

        И так, положим, что на непростом пути тюнинга, по тем или иным причинам, Вы все же решили произвести замену стоковой банки. Какими принципами нужно руководствоваться?

2. Низкое сопротивление = минимизация потерь мощности.1. Легкий вес. Легкое авто — быстрое авто.

3. Снижение уровня шума(иначе мы бы вовсе от него отказались).

4. Стоимость и простота конструкции.

5. Компактный размер (упростит монтаж).

      Выходит, что исходя из наших задач, нам наилучшим образом подходит глушитель прямоток. Простота конструкции позволяет задуматься о том, чтобы изготовить прямоток своими руками. Он может быть сварен в новом корпусе, либо в качестве корпуса может быть использована стоковая банка.

     Конструкция самодельного прямотока такова: между внешним металлическим корпусом и трубой с отверстиями прокладывается звукопоглощающий материал (например, базальтовая вата, состоящая из длинных волокон), а между трубой и ватой размещается заградительный барьер из очень мелкой металлической сетки, для того чтобы волокна ваты не выдувались наружу. Ресурс прямотока определяется сроком удержания волокон, после истечения которого глушитель перестает выполнять свои функции и начинает звенеть. Минеральная вата хорошо поглощает высокие частоты, а низкие нет, поэтому Вы скорее всего получите низкий, рычащий звук.