Из чего состоит выхлопная система?

При рассмотрении строения автомобиля, у которого принцип работы основан на двигателе внутреннего сгорания, можно выделить различные узлы. Среди них не последнюю роль играет выхлопная система. У такой системы есть разные функции. Здесь отвод газов, появляющихся после сгорания топливной смеси в моторе, далеко не единственная задача. Поэтому давайте рассмотрим вопросы о назначении этого узла в автомобиле, а также, из чего состоит выхлоп?  

Предназначение выхлопной системы

Сначала остановимся на предназначении. Если рассматривать все функции выхлопной системы, то тут можно выделить следующие:

1. Отвод отработанных газов не просто от двигателя, но и таким образом, чтобы опасные для здоровья человека химические соединения в нем не попадали в салон автомобиля. Итоговый выхлоп осуществляется с задней части машины;
2. Существенное уменьшение уровня шума от работающего мотора. Если двигатель послушать без системы выхлопа, то он будет нестерпимо громким, напоминающим серию взрывов или выстрелов. В выхлопном тракте происходит существенное уменьшение энергии звуковой волны до приемлемого уровня, допустимого государственными нормами и нашими органами слуха;
3. Очистка от наиболее вредных для экологии химических соединений в отработанных газах. Этот эффект достигается при помощи специальной детали, которая носит название каталитический нейтрализатор или, как его называют в народе, катализатор;
4. Регулировка работы мотора и корректировка состава топливной смеси. При помощи кислородного датчика происходит измерение уровня кислорода в выхлопе, что дает возможность компьютеру автомобиля правильно подстраивать работу мотора под нужный режим езды и формировать соответствующую по составу топливную смесь;
5. Охлаждение отработанных газов по мере их движения по тракту, что на выходе дает существенно менее горячий выхлоп.

Это основные функции. При этом следует отметить, что весь выхлопной тракт герметичен, за исключением отверстия конечной трубы, из которой мы и можем наблюдать дым. Если герметичность выхлопа нарушается, то резко усиливается уровень шума, издаваемого автомобилем, а значит систему требуется ремонтировать.

Конструкция выхлопной системы?

Чтобы понять, как выхлопу удается справляться со всеми возложенными на него функциями, следует рассмотреть строение системы. Из каких частей она состоит, давайте подробней рассмотрим ее компоненты. Здесь можно выделить:

• коллектор – соединенный жестко с двигателем в единый блок, с коллектора начинается движение отработанных газов после того, как открываются выпускные клапаны;
• коллекторная труба – выполняющая роль соединителя между коллектором и продолжением выхлопного тракта. Часто ее дополняет приемная труба, однако у некоторых моделей автомобилей эти детали совпадают;
• лямбда зонд – его еще называют кислородный датчик. Сенсор устанавливают в коллекторной трубе и измеряют с его помощью количество кислорода в отработанных газах. Далее эти сведения передаются от датчика в бортовой компьютер автомобиля. Компьютер при помощи этих сведений может регулировать автоматически состав топливной смеси;
• катализатор – специальная и довольно дорогая в стоимости деталь, способная очищать выхлопные газы. Очистка осуществляется от максимально вредных для окружающей среды компонентов. Без каталитического нейтрализатора экологии наносился бы существенно больший вред от работающего автомобиля;
• второй кислородный датчик, он же второй лямбда зонд – еще один измеритель уровня кислорода в выхлопных газах, его ставят для контроля правильности и исправности работы катализатора. Сведения со второго датчика также передаются на бортовой компьютер авто;
• гофра системы выхлопа – особенная относительно гибкая деталь, при помощи которой удается защитить весь выхлопной тракт от вредного действия вибраций и различных колебаний. В основном речь идет о вибрациях, передающихся от двигателя, но могут действовать и другие колебания, например, появляющиеся при движении автомобиля по дороге;
• промежуточные и соединительные трубы, имеющие четко обозначенный диаметр. Величина диаметра зависит от объема двигателя, а значит и от объема порциями поступающего в выхлоп газа. Также эти трубы обеспечивают между собой герметичное соединение всех компонентов системы;
• резонатор или его часто используемое название – средний глушитель. Данная деталь входит в состав системы глушителя и способна на первоначальное гашение энергии звуковой волны. За счет своего строения, резонатор может частично погасить и частично снизить уровень шума. Особенно он эффективен при работе с пиковыми по частотам волнами;
• глушитель в качестве основной детали. Он отвечает в большей степени за то, чтобы сделать автомобиль тихим. Внутри банки глушителя происходит окончательное рассеяние, гашение и уменьшение энергии волны звука до приемлемой по шуму величины.

Далее от глушителя идет конечная труба, при помощи которой отработанные газы окончательно покидают автомобиль. Следует отметить, что выхлопную систему специально проектируют под конкретную модель автомобиля, когда его создают на заводе в конструкторском бюро. Можно сказать, что окончательное строение и конфигурация системы выхлопа будет индивидуальной в каждом случае, но общими остаются основные узлы.

Автомобильный глушитель

Статья опубликована 24.06.2014 13:38

Последняя правка произведена 17.12.2015 17:36

Предыстория.

На самые первые автомобили глушители не устанавливали. Из-за чего машина издавала страшный шум, который никак не соответствовал скромным возможностям двигателей того времени, а про черный дым, который клубами валил из короткой выхлопной трубы, вообще лучше не вспоминать. На городских улицах было немного автомобилей, но даже в малом количестве они доставляли серьезный дискомфорт жителям, а также пугали конные экипажи (которые являлись чуть ли не основным видом транспорта в те годы).

Долго так длиться не могло, поэтому конструкторы стали работать над устройством, которое бы уменьшило шумы от работающего двигателя.

Самый первый глушитель был установлен на автомобиль «Панар-Левассор» в 1894 году. Как только машины перестали «греметь» и уровень шума снизился до допустимого, отношение людей к автомобилем стало более лояльное.

С того времени ни один автомобиль не обходится без автомобильного глушителя.

Конструкция глушителя легкового автомобиля.

Стоит помнить, что глушитель – это вещь сугубо индивидуальная, т.е. если глушитель от одного автомобиля подходит по размерам и диаметру ко второму автомобилю, то не факт, что он будет нормально на нем работать, но в целом они имеют примерно одинаковую конструкцию.

Система выпуска отработанных газов в легковых автомобилях состоит из следующих элементов:

автомобильный глушитель

• Приемные трубы глушителя (выпускной коллектор, так называемый «паук» или «штаны», по принципу внешнего сходства) – трубы, которые раздельно идут от каждого цилиндра трубы, а затем сходятся в одну. Всегда жестко прикрепляется к головке цилиндров.

• (опционально) Полужесткая гофра — (специальная, для выпускной системы) — применяется в последнее время. При её отсутствии соединение жёсткое («труба в трубу» или фланец).

• Пламегаситель или «резонатор» – отражает волны выхлопа, является первой ступенью снижения шума и пульсаций газов.

• (или, опционально) Каталитический нейтрализатор отработавших газов (катализатор) – фильтр, преобразующий некоторые продукты выхлопа в менее опасные для человека и природы, устанавливается сразу после приемных труб, поскольку для его функционирования необходимо высокая температура. Является альтернативой пламегасителю. Отремонтировать или заменить катализатор можно на этом сайте — http://vihlop-system.ru/udalenie-katalizatora/.

• Труба от каталитического нейтрализатора (или пламегасителя) до глушителя (приварена).

• Глушитель, основную рабочую часть которого составляет закрытая металлическая камера объемом в несколько литров. В камере имеются многочисленные перегородки с отверстиями, которые образуют камеры, расположенные в шахматном порядке. При прохождении по такому лабиринту, происходит поглощение пульсаций давления потока (возникающих вследствие работы двигателя) и рассеивание звуковых волн на развитой внутренней поверхности с преобразованием их энергии в тепловую.

• Выхлопная труба выходит из глушителя и выпускает отработанные газы в атмосферу. На мощные двигатели могут устанавливать две или даже четыре небольших параллельных выхлопных трубы.

• (опционально) Наконечник выхлопной трубы – небольшой отрезок трубы чуть большего диаметра, служит исключительно для улучшения внешнего вида, придания определенного стиля.

Технология глушителя: взгляд изнутри

Является ли глушитель не чем иным, как стальной банкой с перегородками и трубками внутри? Так выглядит большинство глушителей, но наука о глушителях — это гораздо больше, чем кажется на первый взгляд.

Глушитель предназначен для глушения звука. Вот почему мы называем их глушителями. В Англии их называют глушителями. Независимо от названия, все они что-то делают, чтобы изменить, ослабить или поглотить шумные импульсы давления в выхлопе. Некоторые глушители делают это, создавая сопротивление с помощью перегородок и жалюзийных трубок. Сопротивление потоку заставляет импульсы давления накапливаться и рассеиваться, снижая их энергию и уровень производимого ими звука (который измеряется в децибелах).

Некоторые глушители обращают импульсы давления против самих себя, перенаправляя выхлоп через «настроечные» камеры. Тщательно регулируя объем и длину камер, можно ослабить импульсы давления в пределах определенных частот.

Еще одна уловка, используемая для снижения уровня шума, заключается в том, чтобы обмотать участки вокруг жалюзийных трубок внутри глушителя нитями из стекловолокна (так называемая «ровинг»). Звукопоглощающие свойства волокнистого материала действуют как изоляция, дополнительно поглощая и демпфируя энергию импульсов выхлопных газов.

Совсем недавно наука об акустике и динамике газовых потоков дала несколько новых конструкций глушителей, в которых используется технология «отражательного шумоподавления» (RSC). Такие глушители устраняют нежелательные звуковые частоты без использования ограничительных перегородок или упаковочного материала. Воздушный зазор в трубке позволяет звуковым волнам отражаться назад и вперед таким образом, что они гасят друг друга. Идея здесь состоит в том, чтобы получить импульсы давления, которые на 180 градусов не совпадают по фазе друг с другом, чтобы столкнуться и нейтрализовать друг друга.

HUFF AND PUFF
Когда двигатель работает, он выпускает выхлопные газы после срабатывания каждого цилиндра. Когда каждый выпускной клапан открывается, горячие выхлопные газы со взрывной силой проталкиваются мимо клапана. Газы все еще расширяются, когда они попадают в выпускной коллектор и создают волну давления, которая толкает назад через всю выхлопную систему. Каждый импульс давления представляет собой шум, частота которого увеличивается или уменьшается в зависимости от числа оборотов двигателя.

ПРОТИВОДАВЛЕНИЕ И ПОТОК
Импульсы давления в выхлопе помимо шума создают и противодавление. Поскольку объем газа, проходящего через выхлопную систему, увеличивается с увеличением оборотов и открытием дроссельной заслонки, давление в системе восстанавливается из-за сопротивления потоку, создаваемого трубами, каталитическим нейтрализатором, глушителем и/или резонатором.

Согласно общему правилу противодавление в большинстве выхлопных систем на холостом ходу не должно превышать 1,5 фунта на кв. дюйм. Это можно измерить, подключив манометр к выхлопной системе в любом месте перед нейтрализатором (соединение воздушной трубы на выпускном коллекторе, соединение переключающего клапана, соединение кислородного датчика и даже соединение клапана EGR). Если есть ограничение в выхлопе, это обычно вызывает более высокое, чем обычно, значение обратного давления и соответствующее падение вакуума на впуске.

Один из самых простых способов диагностировать забитый нейтрализатор или глушитель — подключить вакуумметр к впускному коллектору и посмотреть на показания вакуума на холостом ходу. Большинство двигателей будут иметь 16 или более дюймов вакуума на холостом ходу. Если показания ниже нормы и/или продолжают падать по мере того, как двигатель работает дольше, это означает, что давление в выхлопных газах скапливается и ограничивает способность двигателя выдыхать. В конце концов, резервное копирование задушит двигатель и заставит его заглохнуть, если выхлопная система не пропускает газ.

ИЗМЕРЕНИЕ РАБОТЫ ГЛУШИТЕЛЯ
Если у вас есть динамометрический стенд, вы можете сделать серию пробных запусков и измерить выходную мощность двигателя с разными глушителями позади него. Или вы можете отвезти автомобиль на дрэг-стрип и посмотреть, какой глушитель дает самый быстрый E.T.

Но основные производители глушителей используют более научный подход. Они используют тестовое оборудование, которое измеряет поток воздуха в контролируемых условиях. Используемое ими оборудование похоже на то, которое изготовитель высокопроизводительного двигателя использовал бы для измерения расхода воздуха через головку блока цилиндров, впускной коллектор или карбюраторы. Разница лишь в том, что они измеряют поток воздуха через глушитель на тестовом стенде. Целью таких испытаний является оценка характеристик потока глушителя, чтобы инженеры могли разработать глушитель на замену, который пропускает так же или лучше, чем глушитель оригинального оборудования или глушитель конкурента.

В одной лабораторной испытательной установке, которую мы видели на предприятии ведущего производителя выхлопных газов послепродажного обслуживания, на глушители подавался смоделированный поток выхлопных газов объемом 200 стандартных кубических футов в минуту. Это примерно эквивалентно мощности выхлопа двигателя объемом 200 кубических дюймов (3,3 литра), работающего при 3400 об/мин. Противодавление (в дюймах ртутного столба) измерялось на входе в глушитель, а микрофон регистрировал уровень звука на выходе из глушителя в децибелах. Используя эту настройку, производитель может оценить и сравнить производительность своих собственных глушителей с глушителями OEM и глушителями конкурентов.

Большинство стандартных глушителей отлично снижают шум, но они также ограничивают звук и увеличивают противодавление. Типичный стандартный глушитель создает противодавление около трех дюймов ртутного столба при скорости потока 200 кубических футов в минуту, но подскакивает до 16 дюймов ртутного столба, когда скорость потока увеличивается до 300 кубических футов в минуту. Это действительно вредит топливной экономичности и производительности.

С другой стороны, многие глушители отлично справляются со снижением обратного давления, но не очень хорошо глушат шум. Прямоточный глушитель типа «стеклянный пакет» настолько прост, насколько это возможно, и предлагает небольшое ограничение потока газа. Но трубка с жалюзи и уплотнение внутри могут не обеспечивать такую ​​же степень поглощения шума, как S-образный глушитель потока или глушитель с несколькими трубками, перегородками и камерами.

Еще одно различие, которое становится очевидным при сравнении глушителей различных марок и типов на стенде потока, заключается в том, что одни потоки намного лучше, чем другие. Более высокие значения расхода означают меньшее противодавление, но сами по себе значения расхода не говорят всей картины, так как контроль звука также важен. Даже в этом случае два высокопроизводительных глушителя, которые выглядят одинаково снаружи и имеют впускной и выпускной патрубки одинакового размера, могут иметь очень разные значения расхода. В одном испытании три глушителя с конкурирующими характеристиками для Camaro были испытаны потоком при одинаковом перепаде давления на глушителе (20 дюймов водяного столба). Марка «А» растекалась 700 кубических футов в минуту, марка «В» растекалась 940 кубических футов в минуту, а марки «С» — 570 кубических футов в минуту. Это большая разница.

Хотя некоторым покупателям нужен более громкий и глубокий звук выхлопа (и они с радостью заплатят за это больше!), большинство автомобилистов предпочитают тихий выхлоп, но были бы счастливы иметь глушитель, который сочетает в себе лучшее из обоих миров: хороший контроль шума с меньшим противодавлением для улучшения потока и мощности. Некоторые модели глушителей вторичного рынка могут сделать именно это: снизить обратное давление с 10% до 65% по сравнению со стандартным глушителем OEM, при этом обеспечивая почти такой же контроль шума, как и раньше.

Прямая труба, для сравнения, практически не изменяет противодавление и не снижает уровень шума.

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ ГЛУШИТЕЛИ И ПОВЫШЕНИЕ ПРИБЫЛИ
Глушители из полированной нержавеющей стали и выхлопные системы с обратным клапаном обеспечивают горячую возможность модернизации и могут быть легко установлены на большинство легковых автомобилей, внедорожников и легких грузовиков. Наиболее популярными приложениями для такого рода апгрейдов являются спортивные автомобили, на которых ездят подростки, двадцатилетние и даже те, кому за тридцать, такие как Honda Civic, Accord и Prelude, Acura Integra и RSX, Mitsubishi Eclipse и Lancer, Ford Focus, Chevy Cavalier, Mazda Miata, RX-7 и RX-8, Nissan 300ZX и 350Z, Toyota Celica, Matrix и Scion, Subaru WRX и V. W GTI, Golf, Passat и Beetle.

Конечно, рынок высокопроизводительных выхлопных газов не ограничивается только этими марками и моделями. Почти любое транспортное средство может быть перспективным для модернизации выхлопной системы, если владелец хочет больше мощности или хочет настроить внешний вид своего автомобиля.

В отличие от вашего типичного покупателя выхлопных систем, который не хочет тратить ни цента больше, чем это абсолютно необходимо для замены глушителя, ваш типичный покупатель производительности на самом деле любит тратить деньги на аксессуары и настройку своего автомобиля. Следовательно, вы можете продать подороже и не нужно торговаться. Вы можете продать этому типу клиентов глушитель с высокими эксплуатационными характеристиками, который может стоить в два или три раза дороже, чем стандартный глушитель.

Еще лучше, не ждите, пока трубы и глушители перестанут продаваться. Некоторые люди заменяют стандартные глушители на глушители с высокими эксплуатационными характеристиками, как только покупают новый автомобиль или грузовик.

В настоящее время большинство глушителей и труб высшего качества изготавливаются из нержавеющей стали (обычно авиационного качества T-304), но существуют сорта нержавеющей стали более низкого качества, которые продаются по более низкой цене. Еще одним вариантом является алюминированная сталь, но она не обладает такой долговечностью, как нержавеющая сталь. Тем не менее, алюминированная сталь намного лучше, чем обычная сталь без покрытия или окрашенная сталь.

Большинство высокопроизводительных труб имеют изгибы на оправке, которые не сужают диаметр трубы в месте изгиба. Это уменьшает нежелательные ограничения и обеспечивает свободный поток выхлопных газов.

Большинство глушителей и систем премиум-класса также свариваются плазмой или сваркой TIG для сохранения прочности и коррозионной стойкости нержавеющей стали. Некоторые производители также используют процесс, называемый «формированием выпуклостей» или «гидроформованием», для формирования стальных листов в формованные формы с использованием чрезвычайно высокого давления жидкости.

ПРЯМАЯ ИЛИ УНИВЕРСАЛЬНАЯ?
Стандартные и высокопроизводительные глушители доступны как в прямом, так и в универсальном исполнении. Вы найдете самый большой выбор универсальных продуктов, которые можно адаптировать и сделать практически для любого автомобиля. Но главный недостаток универсальных глушителей в том, что для них иногда требуется резка и сварка труб, изготовление ангаров и креплений.

При снятии штатного глушителя существующую трубу, возможно, придется обрезать, укоротить или удлинить. Если трубы становятся слабыми, их, возможно, также придется заменить, чтобы завершить установку. Часто необходимы новые подвесы для поддержки глушителя, или же существующие ангары, возможно, придется переместить, чтобы обеспечить надлежащую поддержку и предотвратить изгибание или дребезжание системы. Зазор может быть еще одной проблемой, особенно с большими корпусами глушителя большого размера, которые не имеют того же размера, формы или длины, что и оригинальный глушитель.

Большинство этих модификаций несложно и не дорого сделать, но они требуют времени, поэтому обязательно примите это во внимание при оценке работы.

Глушители с прямой посадкой обычно не требуют каких-либо модификаций или изменений, поскольку они предназначены для полной замены стандартного глушителя. Большинство из них представляют собой простую установку с болтовым креплением, которая подключается к существующим трубам и имеет крепления, соответствующие стандартным ангарам. Основным недостатком нестандартных глушителей с прямой посадкой является ограниченная доступность менее популярных моделей. Если автомобиль не очень популярен, вам может быть трудно найти для него глушитель с прямыми характеристиками.

Качество звука сложнее контролировать с помощью универсальных глушителей, чем глушителей с прямой посадкой, которые были разработаны для конкретного автомобиля. Разные двигатели звучат по-разному и производят разные частоты и гармоники в своих выхлопных системах. Так что не ждите, что универсальный глушитель будет звучать одинаково независимо от того, на каком автомобиле он установлен. Этого не будет.

Некоторые глушители повышенной производительности настраиваются благодаря съемным перегородкам. Водитель может изменить звук, отрегулировав или сняв перегородки.

Что такое глушитель в выхлопной трубе? | by Sahasibaprasad

5 min read

·

27 января

Автомобильная выхлопная система

Выхлопная труба соединяет выпускной коллектор и глушитель. Там, где используются два выпускных коллектора, как в двигателях V-8, две выхлопные трубы, каждая из которых соединяет один выпускной коллектор, погружаются в одну трубу, которая соединяется с глушителем. Выхлопная труба обычно имеет диаметр 5 см и толщину 2 мм. Соединение между выпускным коллектором и выхлопной трубой фланцевое. И выхлопная труба, и глушитель обычно монтируются так, чтобы исключить контакт металла с металлом и предотвратить передачу вибрации и шума выхлопа на кузов автомобиля. Это делается за счет изоляции — резины, ткани с резиновой пропиткой или аналогичного гибкого материала между выхлопными трубами, глушителями и кронштейнами крепления. Этот гибкий материал также допускает движение двигателя, а также расширение и сжатие при изменении температуры.

Глушитель

Если выпустить выхлопные газы высокого давления в атмосферу непосредственно из выпускного коллектора, то будет слышен громкий неприятный шум, похожий на выстрел из пистолета. Этот шум возникает из-за большой разницы в давлении между выхлопными газами и атмосферой. Для бесшумной работы автомобиля желательно максимально уменьшить этот шум. Это делается с помощью глушителя (или глушителя) в выхлопной системе. Глушитель подсоединяется между выхлопной трубой двигателя и хвостовой или выпускной трубой. Функция глушителя состоит в том, чтобы снизить давление выхлопных газов настолько, чтобы они могли бесшумно выбрасываться в атмосферу. Для снижения давления выхлопные газы медленно расширяются и охлаждаются в глушителе. Вместимость глушителя должна быть достаточно большой, чтобы позволить газам расшириться почти до атмосферного давления, прежде чем они будут выпущены в воздух. Кроме того, глушитель не должен иметь каких-либо заметных ограничений потока, которые могут привести к чрезмерному увеличению противодавления.

В некоторых конструкциях внешняя оболочка глушителя имеет овальную форму для обеспечения достаточного зазора с землей. Многие внешние оболочки глушителей изготовлены из стали, покрытой сплавом свинца и олова, или алюминия для защиты от коррозии, особенно вызванной конденсатом выхлопных газов. Большинство глушителей снабжены небольшими дренажными отверстиями во внешней оболочке для слива конденсата из выхлопных газов и защиты от коррозии.

Глушители бывают следующих типов-

1. Тип перегородки.
2. Тип подавления волны.
3. Резонансный тип.
4. Тип абсорбера.
5. Комбинированный тип резонанса и поглотителя.

Глушитель боевой —

Глушитель дефлекторный

Состоит из нескольких перегородок, приваренных точечной сваркой внутри цилиндрического корпуса. Назначение дефлекторов состоит в том, чтобы дозировать прямое прохождение выхлопных газов, таким образом, газы проходят более длинный путь в глушителе. Существует множество конструкций дефлекторов, используемых в глушителе. На рисунке показаны два типа таких глушителей. Основным недостатком этого типа глушителя является его низкая эффективность. Из-за ограниченного потока выхлопных газов. увеличивается противодавление, что приводит к потере мощности двигателя.

Глушитель с подавлением волн —

Глушитель с подавлением волн

В этом типе глушителя выхлопные газы, поступающие в глушители, разделяются на две части и проходят через глушитель. Длины этих путей подобраны таким образом, что после их выхода из глушителя гребни одной волны совпадают с впадинами второй волны, тем самым компенсируя друг друга и теоретически сводя шум к нулю. Это достигается, если длины двух путей отличаются на половину длины волны. Но это практически не достигается, потому что шум, создаваемый выхлопными газами, представляет собой сочетание разных частот при разных оборотах двигателя. Тем не менее, ощутимый шум снижается.

Глушитель резонансного типа —

Глушитель резонансного типа

Состоит из нескольких последовательно соединенных резонаторов Гельмгольца, через которые проходит труба, имеющая входное отверстие. Гельмгольц — имя человека, придумавшего этот тип глушителя. По этой трубе проходят выхлопные газы. Резонаторы устраняют основную и высшие гармоники шума двигателя.