Как сделать прямоточный глушитель из обычного?

В ситуации, когда в выхлопную систему автомобиля вносится изменение с целью ее модернизации, чаще всего речь идет об установке прямотока. Прямоточный глушитель или прямоток – это альтернативный по конструкции вариант глушителя, который применяется в спортивных автомобилях.

Смысл такой конструкции заключается в том, чтобы свести к нулю сопротивление в системе глушителя движению отработанных газов. Это позволяет при правильной настройке повысить мощность мотора. Также установка такой детали позволяет изменить общий звук работы двигателя, он становится с преобладанием басовых (низкочастотных) ноток. Часто прямоток изготавливают самостоятельно из обычного глушителя, и о том, как это сделать, речь и пойдет далее.  

Что нужно, для того чтобы сделать прямоток?

Чтобы понимать, что нам понадобится для самостоятельного изготовления прямотока, разберемся в его строении. Этот компонент выхлопа состоит из таких составляющих:

• корпуса и выходящих из него соединительных труб;   
• внутренней трубы с перфорацией, проходящий сквозь все изделие;
• наполнителя или материала, способного одновременно поглощать звук и выдерживать действие высоких температур, а также влажности;
• красивой насадки на конечную трубу.

Поглощающий звук материал будет располагаться внутри корпуса вокруг трубы с отверстиями по всей ее длине. Он и будет отвечать за то, чтобы ваш автомобиль не был слишком громким. Если все сделать правильно, то можно добиться мягкого и приятного баса.

Теперь уточним, что необходимо, чтобы самостоятельно сделать прямоточный глушитель:

• новый штатный глушитель, желательно с защитным покрытием, предохраняющим от коррозии, для примера, покрытие из алюминия или цинка;
• перфорированную трубу по длине и диаметру сечения равную соответствующим размерам корпуса;
• наполнитель, лучше, если это будет базальтовое волокно, но применяют много других странных материалов, даже кухонные щетки, стекловату, металлическую стружку и т.д.;
• насадка на конечную трубу глушителя;
• сварочный аппарат и болгарка, инструменты для монтажа детали в выхлоп.

Далее рассмотрим последовательность действий по изготовлению полностью самостоятельно прямоточного глушителя.   

Как сделать прямоточный глушитель?

Что необходимо, чтобы сделать своими руками прямоток? Этапы работы будут следующими:

• у нового, но все еще штатного (обычного) глушителя болгаркой срезается половина корпуса в продольном разрезе;
• срезаются все внутренние перегородки, т.е. вынимаются все внутренности;
• к выходному и входному отверстию корпуса приваривается заранее подготовленная перфорированная труба, ее диаметр должен быть точно таким же, как и у остальных труб выхлопа;
• в пространство между трубой с перфорацией внутрь корпуса укладывается звукопоглощающий материал;
• такой материал закрепляется так, чтобы предупредить его выдувание и неравномерное распределение внутри банки при эксплуатации, допускается оборудование вспомогательных поперечных перегородок для этих целей;
• ранее вырезанная часть корпуса качественно заваривается обратно;
• на конец трубы устанавливается эстетичная насадка из нержавейки;
• измененная деталь устанавливается в выхлопную систему в стандартное место, а также под классический крепеж.

У данной процедуры нет сложностей, если вы хорошо обращаетесь со сварочным аппаратом, а также способны на производство подобных работ. Однако есть свои особенности, о них стоит упомянуть.

Достоинства и недостатки самодельного прямотока

Если серьезно относиться к идее изготовления прямотока собственноручно, то лучше этого не делать. Существуют различные по цене и качеству модели от разных отечественных, а также именитых и не очень зарубежных брендов. Можно подобрать подходящий вариант прямоточного глушителя для себя, и поставить его в автомобиль. Есть возможность найти варианты по приемлемым ценам, если не гоняться за деталями, сделанными целиком из нержавеющей стали.

Почему собственноручное производство прямоточного глушителя нежелательно? Дело в том, что вы примерно или умозрительно не сможете рассчитать уровень компенсации звуковой волны, т.е. уровня шума от вашего авто после такой переделки. Если прямоток сделан с ошибками, то ваша машина будет слишком громкой, а это чревато не только постоянным недовольством соседей, но и штрафами за нарушение соответствующих норм.

Также аматорское решение по изготовлению прямотока из обычного глушителя может подвести вас со временем. Если поглощающий звук материал неправильно или неверно закреплен внутри банки, то он будет сбиваться или выдуваться. Он может попросту выгореть, но это зависит от выбранного материала.

Все это приведет к существенному увеличению шума от работы мотора. Компании, которые изготавливают подобного рода детали предусматривают все эти нюансы, так как следят за качеством и длительным сроком службы своих изделий. У них отработаны технологии производства. Здесь экспериментировать самим смысла не имеет, разве только, если для вас вопрос изготовления прямотока своими руками носит принципиальный характер и живой интерес.

Какой прямоток самый тихий? | Статьи, обзоры

Установка прямоточного глушителя интересная идея, если вам пора менять штатный глушитель, и вы хотите чего-то новенького. Прямоток изменит звучание работы двигателя на благородный и басовитый звук, а с помощью эстетичной дизайнерской насадки на выхлопную трубу, в лучшую сторону изменится внешний вид задней части вашего автомобиля.

Кому-то хочется, чтобы прямоточный глушитель был самый басовитый, но это чревато проблемами не только с соседями, но и с дорожной полицией. Ведь в стране существуют нормы по уровню шума, издаваемого транспортными средствами, превышение которых это штраф, вплоть до помещения автомобиля на штраф площадку. Здесь важнее, как рассчитать прямоточный глушитель, чтобы он имел благородное звучание, но не нарушал установленных правил. Какой прямоточный глушитель самый тихий окажется в этой ситуации?

Тихий прямоток

Если вы устанавливаете прямоточную выхлопную систему в полном комплекте, то с ее помощью можно добиться изменения параметров работы двигателя и увеличить мощность. Особенно если тюнингу подвергнуть и сам мотор, а также подачу топлива.

Самый распространенный вариант это просто приварить прямоточный глушитель к выхлопной системе, не меняя остальных компонентов выхлопа.

В этом случае вы получите:

• изменение звука работы мотора;
• изменение внешнего вида задней части автомобиля в лучшую сторону из-за насадки глушителя;
• в некоторых случаях, прибавку в динамике на определенных оборотах работы двигателя;
• долговечность глушителя, если выбрать качественный вариант, что гораздо чаще встречается среди прямотоков.

Каким образом можно достичь тихого выхлопа при прямоточном строении системы? Лучшим вариантом будет установка нескольких систем гашения звуковой волны, для этого устанавливается прямоточный резонатор, а затем прямоточный глушитель. Прямоток в этом случае будет лучше гасить звуковую волну, т.к. этот процесс будет происходить и в резонаторе и в глушителе. При этом обратного давления выхлопных газов происходить не будет, это и понятно, исходя из строения и спортивного резонатора, и спортивного глушителя.

К качеству набивки и изготовления прямоточного глушителя тоже следует уделить внимание перед покупкой. Поинтересуйтесь у продавца, будет ли выдуваться набивка прямотока со временем, через ½ года, год или 3 года. Как крепится звукопоглощающий материал в прямотоке?

Резонатор прямоточный, что это?

Мы упомянули тему спортивного или прямоточного резонатора, давайте чуть подробней остановимся на этой теме. Что дает прямоточный резонатор, сколько стоит прямоточный резонатор и какое он имеет строение?

Главное назначение спортивного резонатора – создание дополнительного сглаживания и компенсации звуковой волны, без появления обратного давления выхлопных газов. Такие резонаторы лучше приобретать хорошего качества, а значит и материал и то, чем набит прямоток резонатор, должны быть надежными. Они, как правило, дороже будут стоить относительно обычных штатных резонаторов еще и за счет внутреннего строения.

Состоит резонатор спортивного типа из перфорированной сквозной трубы, которая внутри банки покрывается термостойким звукоизоляционным материалом. Такой резонатор не имеет камер и не изменяет направление движения потока выхлопных газов. Звуковая волна проходит через отверстия перфорированной трубы и частично компенсируется звукопоглощающим материалом. В паре с глушителем удается достичь достаточно высокого уровня компенсации шума. Так и получается тихий прямоток, хотя басовые нотки на повышенных оборотах работы двигателя сохраняться.

Чем плох прямоток?  

Интересен еще вопрос, чем вреден прямоток? Напрямую о вреде говорить не стоит все же, но негативные побочные эффекты от его установки могут появиться. Опасен прямоток только повышенным уровнем шума, если вы напрямую вывели трубы выхлопной системы к глушителю прямотоку, то можете получить слишком громкий выхлоп.

Но если вам удалось достичь приемлемого и даже приятного звучания двигателя, то прямоток плох только тем, что он искажает существующую настройку работы всего силового агрегата.

Вам потребуется после установки прямоточных компонентов выхлопной системы настраивать работу топливной системы, зажигания, двигателя и т.д. Если этого не сделать, то вы можете получить увеличенный расход топлива или некорректную работу системы зажигания. На этом моменте обязательно стоит заострить внимание.

---

Универсальный прямоток алюм/нержавейка — Подобрать

Универсальный прямоток Unimix нержавеющая сталь — Подобрать

Прямотоки CarEx — Подобрать

---

Оценка влияния толщины корпуса на характеристики глушителя

Приглашенный блогер Линус Фагерберг из Lightness by Design продолжает свое предыдущее сообщение в блоге, где он остановился, чтобы обсудить, как излучаемый звук зависит от толщины корпуса глушителя.

Здесь мы обсуждаем различные объекты для измерения производительности глушителей. Одним из важных параметров является толщина кожуха глушителя и то, как это влияет на его работу. Выполняя моделирование взаимодействия акустики с конструкцией, мы можем увидеть, как толщина оболочки влияет на характеристики глушителя.

Анализ того, как толщина оболочки влияет на акустику глушителя

Используя ту же настройку модели, которая была определена в предыдущем сообщении в блоге, мы проводим параметризованное исследование, чтобы наблюдать влияние различной толщины оболочки на глушитель. Мы начинаем с базовой толщины 1 мм, что является исходной толщиной оболочки, которая использовалась в предыдущих исследованиях. Затем мы вдвое уменьшаем толщину основания и удваиваем ее.

Акустическая область (см. ниже), окружающая модель глушителя, является хорошим средством для оценки распространения звука в атмосферу при различной толщине корпуса.

Рис. 1. Поперечное и изометрическое изображение модели глушителя и окружающей акустической области.

Потери при передаче: от входа глушителя к выходу

Потери при передаче (TL) от входа глушителя к выходу глушителя, как определено в исходном сообщении в блоге, составляют

TL=10\cdot log_{10} \frac {P_{in}}{P_{out}}

, где P _in — акустическая мощность на входе в глушитель, а P _out — акустическая мощность на выходе из глушителя. Переменные P _в и P _вых зависят от давления на входе, p _в и на выходе, p _вых соответственно.

TL от входа до выхода рассчитывается в этом исследовании для случаев моделирования с толщиной оболочки 0,5 мм и 2 мм. Эти кривые TL сравниваются на рисунке 2 ниже вместе со случаем для толщины оболочки 1 мм.

Рис. 2. Потери при передаче от входа глушителя к выходу для толщины корпуса, т , 0,5 мм, 1 мм и 2 мм.

Оболочечная мода, отмеченная при 172 Гц для толщины оболочки 1 мм (из предыдущих исследований), имеет место при 180 Гц для модели с толщиной оболочки 0,5 мм. В районе 180 Гц пик и провал на кривой для модели с толщиной 0,5 мм гораздо глубже, чем для модели с толщиной 1 мм для этой собственной моды.

Для корпуса 0,5 мм разница в TL в этом режиме от пика до провала составляет примерно 18 дБ, с частотным разбросом 8 Гц и провалом на 188 Гц. Это ожидаемо, так как импульсы давления, возбуждающие пластины оболочки, будут сильнее воздействовать на пластины меньшей толщины. Таким образом, для наибольшей расчетной толщины оболочки 2 мм кривая гладкая в области, где возникает этот всплеск для случая 0,5 мм и 1 мм.

Поведение TL для 2-мм корпуса близко к поведению чистой акустики давления, где границы глушителя определяются как жесткие границы звука. Точно так же оболочечная мода, отмеченная на частоте 342 Гц для случая толщины оболочки 1 мм, присутствует на частоте 338 Гц для случая толщины оболочки 0,5 мм, но не видна на кривой TL для случая толщины оболочки 2 мм.

Резонансная акустическая мода на частоте 386 Гц присутствует во всех трех случаях, о чем свидетельствует резкий провал на всех трех кривых на этой частоте.

Следующий заметный пик, присутствующий на всех трех кривых, находится между 610 Гц и 640 Гц. По мере увеличения толщины оболочки положение пика смещается вправо. Оболочки с частотой 614 Гц, 632 Гц и 638 Гц имеют толщину 0,5 мм, 1 мм и 2 мм соответственно. Это связано с тем, что конструкция глушителя становится более жесткой с увеличением толщины, а частота этой собственной моды увеличивается.

Несмотря на сдвиг частоты вправо при увеличении толщины, амплитуда пика больше для толщины 1 мм, чем для толщины 2 мм. Можно было бы ожидать, что структура с большей толщиной оболочки будет давать лучший TL, чем структура с меньшей толщиной. Однако собственная акустическая частота, отмеченная в случае акустики давления из исходного сообщения в блоге, присутствует вблизи собственной моды для случая толщины оболочки 1 мм. Эта акустическая мода может находиться в фазе с собственной модой оболочки для толщины оболочки 1 мм, что, в свою очередь, приводит к большему пику TL в этой моде, чем для других случаев толщины оболочки.

Конечный пик, наблюдаемый во всех трех случаях для расчетного диапазона частот, приходится на частоту около 700 Гц. Расстояние между частотами для этой моды незначительно для различной толщины оболочки по сравнению с предыдущей собственной модой для различных толщин. Пики возникают при 696 Гц, 702 Гц и 700 Гц на кривых ТЛ для толщин оболочки 0,5 мм, 1 мм и 2 мм соответственно. Следовательно, можно сделать вывод, что частота, на которой возникает эта собственная мода, остается невосприимчивой к изменению толщины оболочки. Вероятно, это собственная акустическая мода, при которой жесткость оболочки не влияет на воздух, содержащийся внутри глушителя.

Потери при передаче: от входа глушителя до границы акустической области

Потери при передаче от входа глушителя до границы акустической области были определены в предыдущем сообщении в блоге, а также рассчитаны в этом исследовании для модели глушителя с толщиной оболочки 0,5 мм. и 2 мм (как показано на рисунке ниже). Две кривые (сплошная оранжевая и сплошная серая) нанесены вместе с кривыми TL из предыдущего графика, которые учитывают толщину оболочки 0,5 мм и 2 мм (штриховая оранжевая линия и пунктирная серая линия).

Рис. 3. Потери при передаче от входа к выходу по сравнению с потерями при передаче от входа до границы акустической области для толщин оболочки ( t ) 0,5 мм и 2 мм.

Очевидно, что сплошная серая кривая более плавная и имеет меньше провалов и пиков, чем сплошная оранжевая кривая. Пики и провалы сплошной оранжевой кривой острее, чем у сплошной серой кривой. Кроме того, сплошная серая кривая имеет более высокий TL, чем оранжевая кривая, для большей части вычисленного частотного диапазона. Эти различия на сплошных кривых являются ожидаемыми, учитывая, что оболочка глушителя более жесткая при толщине 2 мм по сравнению с толщиной 0,5 мм. Более жесткая оболочка делает реакцию конструкции менее выраженной из-за ее взаимодействия с объемом воздуха в глушителе, в результате чего в окружающую атмосферу излучается меньше шума корпуса.

Можно также сравнить кривые для двух типов TL для каждой толщины. Можно отметить, что для модели глушителя толщиной 0,5 мм две оранжевые кривые совпадают друг с другом гораздо больше, чем серые кривые. Две серые кривые (оболочка 2 мм) располагаются дальше друг от друга, чем две оранжевые кривые (оболочка 0,5 мм) для большей части расчетного частотного диапазона. Для оранжевых кривых TL от входа в глушитель до границы акустической области падает ниже TL от входа до выхода вблизи собственной моды оболочки 180 Гц. Это свидетельствует о том, что на этом режиме в окружающую атмосферу излучается больше звука, чем проходит через выходное отверстие глушителя.

На приведенном ниже графике представлено более специфичное для акустики сравнение потерь при передаче от входа глушителя до границы акустической области для трех толщин оболочки, путем размещения данных в 1/3-октавных полосах.

Рис. 4. Потери при передаче от входного отверстия глушителя до акустической границы, построенные в 1/3-октавных полосах для трех толщин.

Представление потерь при передаче для корпусов различной толщины путем группирования TL в дробных октавах аналогично тому, что делается с эмпирическими данными, полученными из акустических измерений, для соответствия установленным стандартам. Из приведенного выше графика ясно видно, что глушитель с толщиной кожуха 2 мм лучше всего работает в большинстве диапазонов, за исключением двух последних диапазонов. В этом можно убедиться, взглянув на сплошную серую кривую на линейном графике, обсуждаемом в начале этого раздела, где она начинает падать после 600 Гц.

Расчет эффективности глушителя

Помимо потерь при передаче, дополнительным показателем для оценки производительности глушителя является эффективность глушителя, которая определяется как

Efficiency_{muffler}=\frac{{P_{in}}-{P_{ out}}}{P_{in}} \%

, где P _in и P _out — акустическая мощность на входе и выходе глушителя соответственно.

Эффективность глушителя для трех толщин кожуха показана ниже, и можно видеть, что эффективность для каждого случая довольно одинакова в расчетном диапазоне частот.

Рис. 5. Эффективность глушителя на входе и выходе глушителя при различной толщине кожуха.

Глушитель работает почти со 100% эффективностью начиная примерно с 200 Гц во всех трех случаях. Единственным исключением во всех случаях является резонирующая акустическая мода 386 Гц, когда наблюдается резкий провал. Эффективность глушителя для расчетных частот ниже 85 Гц составляет менее 60%, а плохая работа глушителя в низкочастотном диапазоне также видна на ТЛ от входа до выхода, показанной в начале поста в блоге. 9*}_{out\_domain}=\frac{P_{out\_domain}}{P_{in}} \%

, где P _{out_domain} — акустическая мощность на границе акустического домена. Эта переменная зависит от p _{out_domain} , давления на границе акустического домена.

Расчетное значение P* _{out_domain} для каждого из трех случаев с различной толщиной оболочки показано на рис. 6 ниже.

Рис. 6. Нормированная излучаемая мощность звука на границе акустической области для толщин оболочки.

Как и ожидалось, для большей части расчетного диапазона частот чуть ниже 600 Гц глушитель с толщиной оболочки 0,5 мм имеет самое высокое излучение звука в акустическую область, а глушитель с толщиной 2 мм имеет самый низкий излучаемый звук. . Резкий спад на сплошной оранжевой кривой при частоте 188 Гц на рис. 2 отмечен как большой пик на сплошной оранжевой кривой на рис. 6 (выше). Таким образом, глушитель с толщиной корпуса 0,5 мм излучает в атмосферу более 5 % падающей мощности на собственной моде, возникающей между 180 и 188 Гц.

Хотя на трех кривых присутствуют и другие пики, особенно на частотах, близких к собственным модам, эти пики незначительны по сравнению с пиком на частоте 188 Гц для случая 0,5 мм, при этом в окружающую среду излучается менее 1% падающей мощности. домен.

Уровень звукового давления и толщина оболочки глушителя

Уровень звукового давления на пике нормализованной излучаемой звуковой мощности для каждой из трех толщин оболочки показан (в виде изоповерхностей) ниже.

Рис. 7. Уровень звукового давления на частоте 188 Гц, t = 0,5 мм.

Рис. 8. Уровень звукового давления на частоте 342 Гц, t = 1 мм.

Рис. 9. Уровень звукового давления на частоте 634 Гц, t = 2 мм.

Заключительные замечания по толщине кожуха и характеристикам глушителя

Было показано, что толщина кожуха сильно влияет на характеристики глушителя. Естественно, чем больше толщина, тем жестче конструкция. Таким образом, с увеличением толщины кривая потерь при передаче приближается к жесткому граничному условию в чисто акустическом анализе (сравните рисунок 2 с результатами из предыдущего сообщения в блоге).

Кроме того, пиковая звуковая мощность, излучаемая в окружающий воздух, снижается с более чем 5% до менее чем 1% просто за счет увеличения толщины корпуса с 0,5 мм до 1 мм.

В дополнение к уменьшению максимальной излучаемой звуковой мощности интересно отметить кривые потерь при передаче на рисунке 3. Результаты иллюстрируют сложность поставленной проблемы: расположение больших потерь при передаче не является постоянным, а скорее зависит от частоты и толщины оболочки. Например, пересечение кривой 0,5 мм указывает на то, что (общие) потери при передаче в окружающий воздух больше, чем на выходе из глушителя. Как и следовало ожидать, наибольшая разница в потерях передачи при увеличении толщины оболочки обычно проявляется в окружающем воздухе. Однако на определенных частотах (около 630 Гц) потери передачи для анализа толщины оболочки 2 мм уменьшаются даже по сравнению с соответствующим случаем 0,5 мм.

В заключение отметим, что программное обеспечение COMSOL Multiphysics® предоставляет чрезвычайно простой способ исследования влияния взаимодействия между структурными элементами и газами или жидкостями. Это позволяет инженерам-акустикам легко определять подходящие материалы и/или структурные параметры для получения желаемого поведения компонента. Общие приложения включают анализ вибрации, усталостных свойств и оценку шума компонентов.

О гостевом авторе

Линус Фагерберг из Lightness by Design — опытный консультант, занимающийся разработкой продуктов с поддержкой моделирования. Он имеет докторскую степень Королевского технологического института KTH и специализируется на структурной механике композитов, стабильности и оптимизации. Линус считает, что численное моделирование — отличный инструмент для стабильного производства высококачественных продуктов, повышения производительности и снижения рисков.