Устройство глушителя автомобиля, резонатора и прямотока

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.

Содержание статьи:

• 1 Элементы выхлопной системы автомобиля
• 2 Зачем автомобилю глушитель
• 3 Принцип работы
• 4 Устройство резонатора и прямоточного глушителя
• 5 Почему прогорает глушитель
• 6 Как защитить от коррозии

Элементы выхлопной системы автомобиля

Единого принципа построения системы выпуска не существует, но можно рассмотреть типовой её состав, использованный на большинстве автомобилей.

В неё входят:

• выпускной коллектор, 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.

Прочитай: Зачем нужна обмотка глушителя термолентой

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.

Автомобильные глушители — Международный Водительский Центр

Первые автомобильные глушители использовались исключительно для удаления из системы отработанных газов. Второй задачей автоглушителей было уменьшение уровня шума. Современный автомобильный глушитель представляет собой настоящее произведение искусства, которое не только положительно сказывается на работе двигателя, но и являет собой яркий штрих в дизайне машины.

Функционал автомобильного глушителя

Главная задача автомобильного глушителя заключается в замедлении скорости движения отработанных газов. Это позволяет сгладить такты во время работы мотора. Точных стандартов для внутренней конструкции нет, поэтому каждый производитель старается найти свои уникальные ходы, которые дадут ему преимущества над конкурентами.

Первоначально глушители выполняли не много функций и считались больше вспомогательной составляющей, нежели важной, как другие агрегаты. Однако с течением времени выхлопные системы начали играть более значительную роль. Сегодня благодаря глушителям удаётся не только значительно снижать уровень шума от работающего мотора, но и уменьшать температуру выхлопных газов, выводить отработанные газы за пределы авто и уменьшать уровень вредных выбросов в окружающую среду:

Особенности конструкции автомобильных глушителей

Вариаций конструкции глушителя для автомобилей существует множество. При этом значение имеют следующие факторы:

– марка машины;

– объём двигателя;

– производитель;

– модель.

К счастью, несмотря на множество вариаций, внутреннее устройство у всех глушителей для автомобилей практически идентичное. Оно состоит из перегородок, перфорированных патрубков и жаростойкой ваты.

В целом выхлопная система состоит из коллектора (приёмной трубы), катализатора (нейтрализатора), переднего глушителя (резонатора, пламегасителя), средней трубы и заднего глушителя. Передние глушители бывают как активными, так и реактивными. Наряду с обычными глушителями существуют и прямоточные.

Увеличение нагрузки вынуждает конструкторов увеличить размеры автомобильного глушителя. Также изменению подвергается внутреннее строение. Каждая конструкция представляет собой собрание трубок и перегородок. Главная же её задача – максимально эффективное использование объёма.

Благодаря множеству отверстий в трубках отработанные газы могут быстро рассеиваться в объёме конструкции автомобильного глушителя. В свою очередь, роль перегородок заключается в том, чтобы направить их обратно. Это сглаживает неравномерность потока.

При массовом производстве глушителей используются:

1.   Обычная (чёрная) сталь.
2.   Нержавеющая сталь.
3.   Аллюминированная (аллюминизированная) сталь.
4.   Аллюмоцинковая сталь.

Из-за постоянного развития автомобильной промышленности появилось новое поколение глушителей, которые позволяют в значительной мере увеличить эффективность работы двигателя. Конструкция автомобильных глушителей постоянно претерпевает изменения, хоть общий принцип работы и сама конструкция остаются неизменными уже много десятков лет. Сегодня это не обычная металлическая «банка», а полноценная система, которая обеспечивает правильную работу двигателя автомобиля.

Как появился первый автомобильный глушитель

Благодаря французской компании Panhard-Levassor на свет родился первый глушитель (звуковой фильтр), «успокоивший» двигатель внутреннего сгорания и давший бензиновому мотору вторую жизнь. Указанная компания делала автомобили на продажу и первой снабжала их звуковыми фильтрами ещё в 1894 г. Однако есть версия, что в 1897 г. глушители использовал Мильтон Ривз, известный создатель шести- и восьмиколёсных автомобилей.

Не исчезает из различных источников и самая известная версия того, кто изобрёл глушитель: многие считают, что последний сконструировала Эль Долорес Джонс в 1917 г.

Эволюция системы выпуска

Первые несовершенные глушители отбирали изрядную часть мощности у слабосильных моторов. Дабы сохранить хоть какую-то динамику, конструкторы предусмотрели клапан, позволявший выпускать выхлоп напрямую. По рекомендациям властей того времени, в пределах населённого пункта клапан следовало закрывать. Позже клапан был убран, и целых полвека принципиально в системе строения глушителя ничего не менялось.

В 1992 г. благодаря введению первого экологического стандарта – Евро-1 – возникла необходимость в новых современных глушителях. Через три года грянул Евро-2, и уже тогда начались первые опыты с каталитическими нейтрализаторами выхлопных газов, снижавшими содержание CO, CH и оксида азота. А при Евро-3 (2000 г.) нейтрализаторы с лямбда-зондами и электронным блоком, обрабатывающим информацию, стали обычной комплектацией. В итоге закрепилась схема с двумя датчиками – на входе в нейтрализатор и на выходе. Нейтрализатор в большинстве случаев помещают между коллектором и резонатором, поскольку он эффективен только при высоких температурах.

Ещё интереснее с инженерной точки зрения обстояли дела с дизелем, который потребовал сначала установить сажевый фильтр. А затем в дополнение к фильтру – инжектор водного раствора очищенной мочевины, который позже эволюционировал в систему SCR (Selective Catalytic Reduction) – сложное устройство с кучей датчиков, фильтров и отдельным блоком управления. Если сначала это коснулось только грузовиков, то в 2015 г. (при переходе на антидизельный стандарт Евро-6) стало актуально и для легковых автомобилей. Более простого эффективного способа выдержать установленные нормативы по содержанию оксидов азота пока не нашли.

Уйдёт ли глушитель с автомобильного рынка вообще – покажет будущее. Ведь объёмы продаж электромобилей растут бешеными темпами. А электрокарам глушители ни к чему. Во всяком случае, в ближайшее время грядёт очередное усложнение выпускной системы – в связи с ожидаемым до конца второго десятилетия XXI в. переходом на стандарт Евро-7. Норматив пока находится в стадии разработки, но инженеры наверняка уже ищут новые решения.

Какой бы системы глушитель не стоял на вашем авто, управлять последним без документов невозможно. Попробуйте оформить международное водительское удостоверение у нас на сайте. Это делается без проблем и проволочек, а обладать международными водительскими правами – уникальная возможность обеспечить себе возможности брать авто напрокат в большинстве стран мира!

Конструкция глушителя выхлопа | Quadratec

Внутри глушителей, чтобы увидеть, как они заглушают звук двигателя.

Первый глушитель был запатентован в 1897 году Маршаллом и Милтоном Ривзами. Глушитель является основным компонентом выхлопной системы для глушения акустических шумов выхлопа. На сегодняшний день существует множество различных конструкций глушителей. Некоторые из них имеют камеры, стеклопакеты, прямоточные стеклопакеты и их комбинации. Он предназначен для снижения громкости и акустического звукового давления, создаваемого процессом горения. Стекловолокно является наиболее часто используемым материалом внутри традиционных глушителей. Другие материалы могут включать горные породы, шерсть, волокнистый мат или простые металлические камеры, чтобы помочь в поглощении и уменьшить нежелательные звуки выхлопа.

Расположение глушителя зависит от марки и модели автомобиля. Большинство глушителей расположены ближе к задней части автомобиля. Внутренние конструкции глушителя (камеры глушителя) определяются звуковыми частотами, которые необходимо контролировать. Глушитель может иметь множество форм, но наиболее распространенными являются круглая и овальная формы.

Чтобы эффективно выполнять свою работу, глушитель должен быть специально разработан для автомобиля, с которым он установлен. Многие факторы определяют размер, форму и внутреннюю структуру глушителя. Внутренняя конструкция специально разработана только для управления звуком и редко проектируется с учетом производительности на заводе. У моделей спортивных автомобилей более высокого класса будут глушители, в большей степени предназначенные для повышения производительности, а не для подавления шума выхлопных газов. Послепродажные компании по выпуску выхлопных газов почти всегда будут ориентироваться на производительность и предлагать более хриплый звук выхлопа.

Внутри глушителя

Внутренняя конструкция глушителя может представлять собой комбинацию камер, перегородок, труб с жалюзи и сплошных труб. Это также может быть один тип конструкции, чаще всего называемый «прямой» конструкцией. Прямоточные конструкции обычно представляют собой конструкцию из стеклопакета с одной прямой трубой, идущей от входа к выходу.

Количество, расположение и общая конструкция труб, камер и перегородок, используемых в глушителе, зависит от звуковых частот, создаваемых двигателем. Некоторые камеры внутри глушителя вообще не имеют выхода, а некоторые имеют небольшое отверстие, ведущее в другую камеру. Они называются тюнерами Hemholtz, и они уменьшают низкие звуковые частоты, отклоняя волны обратно друг в друга и вызывая эффект шумоподавления. Меньшие камеры или щипцы гасят высокие звуковые волны, направляя выхлопные газы через их акустические отверстия в большие камеры.

Внутренние конструкции глушителя с высокими эксплуатационными характеристиками сильно различаются в зависимости от автомобиля, поскольку он «настраивается» для конкретного применения.

Это обеспечивает наиболее эффективный способ повышения производительности при изменении формы звука выхлопа. Следует отметить, что чем больше обороты выхлопных газов внутри системы, тем выше противодавление создается в глушителе. Поэтому внутренняя конструкция глушителя имеет решающее значение.

Снаружи глушителя

Внешне глушитель должен физически соответствовать ограничению пространства под днищем автомобиля. Габаритные размеры и форма глушителя определяются доступным пространством. Правильная конструкция и физическое расположение важны по следующим причинам:

• Обеспечивает надлежащий зазор до автомобиля под кузовом.
• Предотвращает чрезмерное нагревание досок пола.
• Обеспечивает беспроблемную установку.
• Обеспечивает надлежащий зажим для предотвращения опасных утечек.
• Устраняет натяжение подвесных креплений.

Конструкция глушителя

Глушитель должен выдерживать условия эксплуатации автомобиля. Сюда входят звуковые частоты двигателя, опасные условия вождения (бездорожье), и, прежде всего, глушитель должен противостоять ржавчине и коррозии. Ниже перечислены некоторые из основных причин преждевременного выхода из строя глушителя:

• Разрушение после возгорания (обычно ошибочно принимается за обратный удар)
  
• Внутренняя коррозия от кислотного конденсата
• Внешняя коррозия от природных и искусственных элементов (например, соленой воды и дорожной соли)
• Плохая и неправильная опора выхлопной системы (например, ржавые и сломанные подвески)

Для защиты от разрывов после пожара головки глушителя прикручиваются к корпусу, чтобы обеспечить максимальное сопротивление этому сценарию. Внутренняя оболочка и внешняя крышка также устанавливаются на 180 градусов друг от друга механическим замковым швом. Закрученные головки и замковый шов оболочки также обеспечивают газонепроницаемое соединение между головкой и оболочкой.

Когда выхлопные газы проходят через каталитический нейтрализатор, одним из побочных продуктов химической реакции является вода. Глушитель имеет ряд отверстий для штифтов в нижней части, чтобы вода могла выходить. Если эти отверстия засорятся, и вода не сможет выйти или испариться достаточно быстро, глушитель начнет ржаветь изнутри. Не пейте эту воду, так как она не совсем чистая! Как правило, при езде по шоссе и городу на дальние расстояния глушители будут оставаться достаточно горячими, чтобы испарять скопившуюся воду. Вождение на короткие расстояния и движение с частыми остановками на низкой скорости может привести к чрезмерному накоплению воды в системе. Однако бояться или беспокоиться не о чем.

• Трубки с жалюзи — Эти трубки обеспечивают лучший поток газа для поддержания более равномерной внутренней температуры. Избегая прохладных мест внутри глушителя, можно предотвратить большую часть конденсации кислоты.
• Внутренняя дренажная система — Полная внутренняя дренажная система предотвращает скопление большей части воды внутри глушителя. Выходы можно увидеть на дне глушителя или возле выпускной трубы.
  
• Перегородки с точечной сваркой — Точечная сварка используется для крепления перегородок к кожуху глушителя. Идея, стоящая за этим, состоит в том, чтобы сохранить прочность, но также оставить небольшое пространство для отработанной воды, чтобы она могла вытекать наружу.
  
• Внутренние трубы с механическим соединением — Для увеличения срока службы внутренние трубы механически соединяются с перегородкой, что позволяет свободно расширяться и сжиматься при изменении температуры. Эта уникальная конструкция исключает разрыв точечных сварных швов и последующую деформацию детали или проблемы с шумом незакрепленной детали.

РЕЗОНАТОР

Резонатор — это второй элемент глушителя, который используется на некоторых автомобилях с ограниченным пространством под кузовом. Когда глушитель, необходимый для устранения шума выхлопных газов, слишком велик, чтобы его можно было легко поместить под автомобилем; затем будут использоваться два глушителя меньшего размера. Резонатор служит для выравнивания любой громкости или шероховатостей, с которыми не справляется малогабаритный глушитель.

Путеводитель по выхлопной системе вашего автомобиля и где найти замену

Вы здесь

Главная | Справочник по выхлопной системе вашего автомобиля и где найти замену

Выхлопная система автомобиля обычно состоит из пяти или шести отдельных секций: коллектора, водосточной трубы, каталитического нейтрализатора, дизельного или бензинового сажевого фильтра, центральной секции и задней коробки.

Поскольку большая часть выхлопных газов автомобиля находится под кузовом, он подвергается воздействию всего, что британская погода — и дороги — может бросить на него. Это означает, что вы должны ожидать, что определенные детали со временем изнашиваются, особенно если вы проезжаете много миль. Хотя незначительное повреждение может не привести к тому, что ваш автомобиль не пройдет тест MoT, недостающие детали и крепления выхлопной системы или очевидная дыра в системе могут привести к отказу, поэтому важно время от времени внимательно заглядывать под автомобиль. чтобы проверить состояние вашего выхлопа.

Каждый Haynes Manual проведет вас через процесс замены выхлопных систем, в то время как быстрый Google даст вам хорошее представление о ценах на автомобильные выхлопы от розничных продавцов, таких как Euro Car Parts и Mister Auto.

Вот как выглядят эти секции и где их найти:

Где находится выпускной коллектор?

Коллектор также известен как коллектор, и его не следует путать с впускным коллектором. Это набор металлических труб, которые крепятся болтами к выхлопной стороне двигателя, и обычно на каждый цилиндр приходится одна труба.

Выпускные коллекторы часто изготавливаются из чугуна или стали. Между коллектором и двигателем находится прокладка коллектора, обеспечивающая газонепроницаемое уплотнение между компонентами.

Существует несколько различных конструкций коллектора, но цель всегда одна и та же: направлять отработавшие выхлопные газы в трубу (или трубы), которые проходят по всей длине автомобиля.

Приемная выхлопная труба

Большинство автомобилей имеют приемную трубу — она соединяет коллектор с каталитическим нейтрализатором (также известным как катушка). На некоторых автомобилях катушка является неотъемлемой частью водосточной трубы, а на других есть «предварительные котлы», которые, как следует из названия, представляют собой каталитические нейтрализаторы, которые помогают работе основного кота.

Приемная труба обычно (но не всегда) имеет «гибкую» секцию (чаще всего это встречается на переднеприводных двигателях с поперечным расположением). Этот шарнирный участок трубы позволяет двигателю двигаться без риска повреждения коллектора вибрацией.

Катализатор

Все мы знаем, что выхлопные газы загрязняют окружающую среду и содержат довольно неприятные вещества. Задача каталитического нейтрализатора состоит в том, чтобы преобразовывать токсичные газы в менее токсичные газы.

Кошка имеет сотовую структуру, которая увеличивает площадь поверхности. Катализаторы в конвертере расщепляют оксиды азота на азот и кислород (которые безвредны после разделения).

Затем они превращают монооксид углерода в диоксид углерода и, наконец, они превращают несгоревшие углеводороды в диоксид углерода и воду. Результатом являются выбросы, которые хотя и не совсем безвредны, но менее вредны, чем газы, попадающие в кошку.

Также будет так называемый лямбда-зонд, также известный как кислородный датчик, установленный на трубе, которая входит в катушку (и на многих автомобилях аналогичный датчик, где труба выходит из котла). Это отслеживает газы, входящие (и выходящие) из кошки, чтобы убедиться, что она работает правильно. Если это не так, на приборной панели загорится сигнальная лампа двигателя. Сканер OBD поможет вам определить, виноваты ли датчики O2 в сигнальной лампе.

Дизельный/бензиновый сажевый фильтр

В дополнение к катушке все дизельные автомобили и новейшие бензиновые автомобили теперь оснащены сажевым фильтром, который называется DPF (дизельный сажевый фильтр) или OPF/GPF (otto partikelfilter/бензиновый сажевый фильтр). ). Задача сажевого фильтра – отфильтровывать сажу и другие вредные частицы из выхлопных газов. Он улавливает твердые частицы серией сетчатых/сотовых экранов и делает это до тех пор, пока фильтр не заполнится.

После полной загрузки автомобиля начинается процесс, известный как регенерация (часто сокращается до регенерации). Именно здесь ECU повышает температуру выхлопных газов до такой степени, что твердые частицы сгорают и превращаются в менее вредную золу.

Часто этот процесс выполняется во время вождения, даже не осознавая этого. На дизельных автомобилях вы можете заметить, что двигатель работает немного медленнее, может быть даже слабый запах гари, и вы заметите, что охлаждающие вентиляторы остаются включенными дольше (и иногда остаются включенными после того, как вы остановили автомобиль, указывая на то, что регенерация не завершила свой полный «цикл».0003

Также на дизельных автомобилях, если вы не выполняете последовательную регенерацию, особенно если автомобиль использовался только для коротких поездок, DPF может заблокироваться. Затем требуется «принудительная регенерация», при которой ЭБУ запускается с помощью диагностического инструмента для проведения регенерации. Если это не удается, требуется замена DPF.

Бензиновые двигатели с OPF/GPF не страдают такими же проблемами засорения.

Центральная секция выхлопной трубы

Нередко центральную секцию выхлопной трубы и задний короб делают как единое целое, но поскольку выхлопные трубы изнашиваются неравномерно по всей длине, вы можете купить отдельные секции, вырезать и соединить новые секции.

Центральная часть выхлопной трубы часто содержит по крайней мере один глушитель — это большой «короб», который содержит набор труб (а иногда и ваты), предназначенный для глушения шума, создаваемого двигателем.

Чем больше у вас глушителей, тем тише звук выхлопа, но слишком большое количество глушителей может ограничивать поток газа, снижая производительность и эффективность.

Выхлопная труба и задний патрубок

В задней части автомобиля, где выходит выхлоп, обычно находится задний глушитель с выхлопной трубой или выхлопными трубами, соединенными с ней.