Глушитель: устройство, тюнинг, работа, виды, ремонт

Шумопоглощение в системе выпуска автомобиля

Основной причиной генерации шума являются пульсации газов в двигателе внутреннего сго­рания, т.е. вибрации газов, генерируемых в процессе сгорания топлива, и отработавших газов, вытесняемых через выпускные клапаны во время такта выпуска каждого рабочего цикла двигателя. Уровень этого вибрационного шума в некоторой степени снижается каталитическим нейтрализатором и сажевым фильтром. Однако этого оказывается недостаточно для того, чтобы Уровень шума не превышал значений, предпи­санных соответствующими нормами. По этой причине в средней или задней секции системы выпуска отработавших газов устанавливаются специальные глушители. В зависимости от количества цилиндров и мощности двигателя, в системе устанавливаются один, два или три глушителя. На автомобилях с V-образными дви­гателями левый и правый блоки цилиндров часто оборудуются отдельными каталитическими нейтрализаторами и глушителями.

Пределы уровня шума для автомобиля в Делом устанавливаются законодательством. Шум, производимый системой выпуска отрабо­тавших газов, составляет значительную часть общего уровня шума автомобиля

Это вызывает необходимость уделить особое внимание раз­работке эффективных глушителей. Хотя основ­ной целью является снижение уровня шума до допустимых пределов, дополнительной целью может быть создание специфичного для дан­ного автомобиля «брендового» звука

Торможение двигателем

Еще с водительских курсов каждый автомобилист должен помнить о такой вещи, как торможение двигателем. Его применяют в опасных или экстренных ситуациях, когда использование штатных тормозов невозможно или недопустимо .

Принцип работы торможением двигателем (коробкой) на АКПП не сильно отличается от механической трансмиссии. Нужно просто поочередно понижать передачи от текущей до «L». Ориентироваться можно по тахометру и звуку работы двигателя. На типтронике работает такая же система. Сначала «гасите» мотор до самой низкой скорости, а потом переводите селектор переключения передач в положение «L».

Конструкция и назначение выхлопной системы

Выхлопную систему часто называют глушителем, это не совсем правильно, поскольку глушитель является лишь одним из узлов этой довольно сложной конструкции. Обычно она состоит из следующих элементов:

• выпускной коллектор, в который из цилиндра ДВС выводятся продукты сгорания;
• гофра (сильфон), снижающая вибрации, защищающая кузов от резонанса и предотвращающая преждевременный износ всей системы;
• катализатор (каталитический нейтрализатор), понижающий токсичность выхлопных газов путем их окисления и дожигания несгоревших частичек;
• резонатор, снижающий температуру выхлопных газов и скорость их движения;
• глушитель, сводящий к минимуму уровень шума.

Внутри катализатора находятся благородные металлы – родий, платина, иридий, которые контактируют с токсичными частицами, содержащимися в отработанных газах, и окисляют их. Металлы располагаются внутри корпуса в виде скрученной ленты или покрытия многочисленных керамических ячеек, так что площадь их поверхности максимально большая, поэтому контакт происходит активно. Нейтрализатор – самый дорогостоящий элемент выхлопной системы.

Снижение уровня шума начинается в резонаторе, где подавляются пульсации потока, и заканчивается в глушителе. В активных глушителях снижение уровня шума обеспечивается шумопоглощающей начинкой, а в реактивных (резонаторных) – системой камер и перегородок, заставляющих поток газов менять направление.

В турбированных двигателях в состав выхлопной системы включается дополнительный элемент – турбина. Еще одним важным элементом является лямбда-зонд (датчик кислорода), регулирующий состав топливно-воздушной смеси. Обычно их устанавливают парами, на входе в каталитический нейтрализатор и на выходе из него. В некоторых системах, в основном в отечественных автомобилях, вместо катализатора используется пламегаситель.

Выхлопная система предназначена для решения следующих задач:

• вывод продуктов сгорания из цилиндров ДВС;
• защита водителя и пассажиров от их проникновения в салон – выхлопные газы выбрасываются за корму автомобиля, достаточно далеко от салона;
• снижение шума;
• уменьшение вибраций, которые при передаче на кузов вызывают его ускоренный износ;
• повышение экологичности двигателя.

Подробнее об устройстве глушителя и резонатора

Устройство резонатора предусматривает следующие элементы:

• впускные и выпускные камеры, разделенные сеткой;
• отражатели.

Отражатели, благодаря наличию перфорации, гасят остаточные потоки продуктов сгорания за счет трения газообразных частиц, перемещаемых внутри блока двумя различными направлениями. Это приводит к тому, для чего нужен резонатор — снижению громкости звука выхлопных газов.

Функционируют резонаторы за счет наличия большого количества закрытых полостей, которые связаны с выхлопной трубой множественными отверстиями. Такая схема позволяет формировать звуковые колебания различной частоты, изменяемой при трении газов о внутреннюю поверхность устройства.

Это достаточно сложный цикл, ведь глушитель должен поглощать звук, но и не лишать двигатель мощности. Как заверяют производители, машину можно сделать практически бесшумной, установив еще один резонатор и нарастив объем глушителя — вот только мощности от двигателя будет «отжираться» значительно.

ПОДРОБНОСТИ: Неоновая подсветка своими руками » АвтоНоватор || Неоновая подсветка днища автомобиля — эффектный автотюнинг

Если штатный вариант отнимает от 5 до 7%, то установка новых резонаторов увеличит этот показатель до 10 – 15%! А оно нам нужно? Вот и химичат производители над идеальной формой, чтобы слышен был только «шелест» силового агрегата, да и мощность была на уровне.

Какой резонатор в разрезе – если представить его разрез, то это несколько перфорированных труб внутри металлического корпуса, они находятся не на одном уровне, а как бы параллельны. Поток «отработки» — попадает в резонатор, где встречается сначала со стенками, теряя свое давление и часть звука.

Внизу этой камеры есть третья труба, по которой газы поступают уже до глушителя. Таким образом, на уровне резонатора, гасятся 30 – 40% давления газа и его звука (в основном низкие тона). Но почему не все? Если сделать резонатор больше он попросту не поместится под машиной в середине — будет слишком большой объем, который также скрадет мощность двигателя.

Глушитель – находится сзади, где больше всего места. Он самый крупный из всех частей, по сути он мало чем отличается устройством от резонатора (также есть камеры и «глухие» стенки), только объемами. Еще одно отличие здесь встречается камера с так называемым поглотителем – из перфорированной трубы газы и звук проходят в поглотитель, оставляя там большую часть энергии и звука.

Камера – поглотитель, как я писал, сверху имеет перфорированную трубу (если простым языком просверленную множеством дырочек) и обложенной с ней рядом, мягким и пористым материалом поглотителем. В первую очередь поглощающим звуковые колебания.

Этим материалом может служить не горючее вещество:

• Стекловала или прочая минеральная вата.
• Металлическая стружка
• Металлическая вата
• Прочие пористые не горючие материалы

Нужно отметить, что глушителей в системе может быть и два! Например на каждые 3 — 4 цилиндра, с каждого бока силового агрегата.

Резонатор своими руками

Перед тем как проектировать и собирать резонатор собственной конструкции необходимо понимать одну простую вещь. Чем толще материал, из которого изготовлена выхлопная система (в том числе резонатор), тем более эффективной будет борьба с вибрациями и возникающими шумами. Именно по этой причине выпускной коллектор, который первый принимает на себя газы из ГБЦ, имеет такой внушительный вес.

Однако при выборе материала не стоит переусердствовать и выбирать слишком массивные заготовки. В противном случае масса резонатора будет значительной, а это скажется на динамических характеристиках автомобиля, и нагрузке на его ходовую часть.

Существует ряд причин, по которым автовладельцы самостоятельно изготавливают резонаторы выхлопа. Одной из них является уменьшение шума, который производит стандартный заводской глушитель. Обычно для этого в систему выхлопа газов устанавливают дополнительный резонатор. Вторая причина — изготовление и установка прямоточного резонатора автомобиля. Его особенности заключаются в следующем:

• уменьшение потери мощности двигателя (на самом деле незначительно, составляет около 5. 10%);
• изменение звукового фона работы двигателя и выхлопной системы (для любителей низкого звука).

Для изготовления прямоточного резонатора вам понадобятся:

• набор слесарных инструментов;
• сварочный аппарат (желательно пользоваться современными полуавтоматами или инверторами);
• углошлифовальная машина с набором отрезных и шлифовальных дисков.

Конструкция резонатора будет отличаться в зависимости от используемые материалов и фантазии автовладельца. Предлагаем для вас один из вариантов самостоятельного изготовления прямоточного автомобильного резонатора:

• Предварительно подготовьте трубу, которая будет внутренней основой резонатора. Она должна быть такого же или немного большего диаметра, чем у заводского. Следите за тем, чтобы ее можно в дальнейшем без труда приварить к имеющейся системе, поэтому не выбирайте слишком большой диаметр (при условии отсутствия возможности присоединить трубу при помощи фланца).
• Далее в этой трубе необходимо просверлить отверстия, аналогично стоковому резонатору.
• После этого необходимо найти трубу немного большего диаметра (примерно на 3. 5 см), которая будет служить в качестве внешнего корпуса. Ее длину нужно сделать меньше (зависит от конструкции, в среднем на 5. 10 см с каждой стороны).
• Изготавливают заглушки, необходимые для герметизации корпуса с торцов. Для этого используют листовой металл, где отрисовывают внешние диаметры большой и малой труб. После вырезают заготовки и обрабатывают при помощи шлифовальной машинки.
• Трубу с большим диаметром надевают на трубу с меньшим диаметром, а полость между ними набивают стекловатой (а лучше современной минеральной ватой с хорошими тепло- и звукоизоляционными характеристиками).
• Далее нужно с торцов заварить места по краям трубы с большим диаметром изготовленными заранее заглушками.
• После выполнения сварочных работ следует очистить швы при помощи угловой шлифовальной машины. После этого стоит их окрасить.
• Последний этап — это вваривание нового резонатора в систему выхлопа газов автомобиля. После проведения работ также очистите сварочные швы.

Резонатор своими руками

Приведенный алгоритм является приблизительным. Существует большое разнообразие вариантов самодельных резонаторов. В отдельных случаях их попросту выбрасывают из системы, устанавливая вместо них кусок трубы. Однако не советуем вам так делать, поскольку существенного дополнения к мощности автомобиля вы не получите, а вот дополнительный рев выхлопной трубы гарантирован!

Дополнительные проблемы

После установки самостоятельно изготовленного резонатора автовладелец наверняка столкнется с рядом проблем, которые необходимо обязательно решить. В первую очередь речь идет об увеличении массы системы отвода газов, и соответственно, автомобиля в целом. Это актуально в том случае, если вы использовали тяжелые металлические элементы для изготовления резонатора. Поэтому может возникнуть ситуация, когда нужно заменить кронштейны и/или амортизаторы. То есть, усилить их. В противном случае корпус машины “просядет”, а ходовая часть будет испытывать дополнительную нагрузку.

Кроме этого, замена резонатора влечет за собой изменение соотношения поступающего в двигатель воздуха и количества выхлопных газов. Поэтому опытным путем необходимо выявить, какие оптимальные настройки выбрать, и провести соответствующие регулировки в подаче топлива и фильтрации воздуха.

Зачем автомобилю система удаления выхлопных газов

Так вот эта система, вопреки всем мнениям, очень нужная составляющая автомобиля и она предназначена для вывода отработавших газов из двигателя, снижения токсичности и шума, и их охлаждения.

Ещё в народе, выпускную систему, очень многие называют по простому — глушитель. Но согласитесь, это не так, потому что сам глушитель, это одна из составляющих системы выпуска. Система удаления выхлопных газов имеет обычно следующее устройство:

• выпускной коллектор, который объединяет в один несколько выхлопных выходов;
• приемная труба, которая соединяет коллектор и катализатор;
• каталитический нейтрализатор, нужен для преобразования токсичных газов в безвредные;
• резонатор, он снижает шум;
• глушитель;
• соединительные трубы.

Давайте теперь рассмотрим работу выпускной системы получше:

Выпускной коллектор необходим для отвода отработанных газов и для продува цилиндров двигателя. Это единственный «подводный камень», который стоит между вами и выводом выигрыша. Многие игроки знают, что заработать в онлайн казино гораздо легче, чем кажется на самом деле. Каждый азартный игрок хочет знать и понимать казино изнутри, поэтому рекомендую сайт https://obzory-kazino.com.ua с подробным описание каждого бренда казино. Помимо всего прочего, каждый новый пользователь заведения, после депозита, будет вознагражден приветственным подарком, в качестве бонуса, рассчитываемого исходя из количества внесенных средств. Они блокируют доступ в казино и выполняют другие функции. Размеры и форма выпускного коллектора выполняется для обеспечения равномерной и плавной сопротивляемости в системе и влияет на крутящий момент, и мощность двигателя. Так как выпускной коллектор принимает на себя повышенную температуру, то и соответственно он изготавливается из жаропрочного чугуна.

Каталитический нейтрализатор необходим для преобразования вредных газов в безвредные. В народе каталитический нейтрализатор зовут просто — катализатор. На разных автомобилях они различаются конструкцией и расположением. Сейчас используются многокомпонентные каталитические нейтрализаторы, которые защищают от не сгоревших углеводородов, оксида азота и оксида углерода.

Резонатор или дополнительный глушитель призван снижать высокочастотные шумы. Состоит он из перфорированной трубы, которая помещена в герметичный корпус и пространство между корпусом, и трубой наполнено звукопоглощающим материалом.

Глушитель или основной глушитель крупнее в размерах, чем дополнительный и так же предназначен для снижения шума. Его задача — снизить уровень оставшихся остальных шумов. Конструкции глушителей с каждым годом меняются всё в лучшую сторону.

Так же в выпускной системе автомобиля используется виброизолирующая муфта (сильфон), она нужна для изоляции системы от вибрации двигателя. Сильфон — это гибкий металлический шланг, покрытый стальной оболочкой.

Виброизолирующая муфта (сильфон)

Видео:

Необходимо вспомнить и про сажевый фильтр, который применяется на дизельных двигателях, и выполняет полезную роль, это снижение попадания в атмосферу сажи. В выхлопной системе фильтр объединяют с каталитическим нейтрализатором.

Как появилась система выпуска отработавших газов?

Было бы здорово, если бы в процессе работы мотор никаких побочных продуктов кроме высокой мощности и хорошего крутящего момента не создавал.

Но, к сожалению двигатели внутреннего сгорания в этой части несовершенны и в систему выпуска выходят внушительные порции ненужного выхлопа, который состоят из продуктов горения топлива.

Интересно, что задачей отвода выхлопа и снижения шума работающего силового агрегата инженеры озадачились одновременно с изобретением ДВС.

Правда, в те далёкие годы система выпуска представляла собой трубу с простым глушителем, перед которым был врезан специальный клапан.

Ввиду очень малой мощности двигателей у водителя было две альтернативы – или ехать тихо, или быстро.

Дело в том, что выхлоп, покидающий цилиндр, создаёт обратное давление, на преодоление которого тратится часть мощности.

Поэтому, чтобы ослабить влияние выхлопной трубы и глушителя, первым автомобилистам приходилось открывать клапан, и тогда выхлоп двигателя без каких-либо помех покидал слабенький мотор, не оказывая на него никакого влияния.

Но в таком случае приходилось мириться с оглушительным грохотом, что тоже было не всегда хорошо.

Что ж, отличная задача для инженеров – сделать систему выпуска отработавших газов и тихой, и эффективной, и даже экологичной. Как они с ней справились, рассмотрим далее.

Очистка отработавших газов автомобиля

Компоненты, предназначенные для очистки отработавших газов, включают каталитиче­ский нейтрализатор, необходимый для разло­жения газообразных загрязняющих веществ, входящих в состав отработавших газов, и фильтр (или сажевый фильтр), предназначен­ный для фильтрации мелких твердых частиц (в особенности для дизельных двигателей).

Каталитические нейтрализаторы устанавли­ваются в системе выпуска отработавших га­зов как можно ближе к двигателю, чтобы они могли как можно быстрее достичь своей ра­бочей температуры и, следовательно, эффек­тивно работать в условиях городского дви­жения. Решающим фактором здесь является температура каталитического нейтрализатора, которая для трехкомпонентных нейтрали­заторов составляет приблизительно 250 °С. Сажевые фильтры также устанавливаются в передней части систем выпуска отработавших газов, чтобы обеспечить более эффективное сжигание задержанных ими частиц сажи при более высоких температурах отработавших газов. Покрытия некоторых каталитических нейтрализаторов, например, нейтрализаторов аккумуляторного типа, предназначенных для нейтрализации оксидов азота (NO_x ) крайне чувствительны к температуре и поэтому уста­навливаются в области днища автомобиля.

_xx

Для обеспечения максимально возможного преобразования выбросов в каталитическом нейтрализаторе или эффективной работы са­жевого фильтра необходимо оптимизировать поток отработавших газов, поступающих к этим компонентам. Это обычно достигается за счет специальной формы впускной воронки. Для дальнейшей оптимизации распределения требуются такие дополнительные компоненты, как завихряющие или смесительные эле­менты. Для систем SCR (селективное катали­тическое восстановление), в которых в систему выпуска отработавших газов впрыскивается реагент-восстановитель (добавка Adblue), тре­буется смеситель для обеспечения равномер­ного распределения газообразного NH₃ перед каталитическим нейтрализатором (см. рис. «Распыление и испарение реагента восстановителя в системе SCR» ).

Видео: обзор, тест-драйв

Выхлопные газы

Основные загрязнители:

1. СО (он же – оксид углерода, или угарный газ) не имеет цвета и запаха, однако приводит к патологии ЦНС, угнетению сердечно-сосудистой и дыхательной системы, и в концентрации 0,3% от объема воздуха приводит к летальному исходу. Возникает он в результате неполного сгорания топлива.
2. СН (углеводороды) – обширная группа соединений с общей структурой, которые возникают при неполном или недостаточно быстром сгорании топлива. К ним относятся парафин, олефин, альдегид, формальдегид, бензол, толуол, ксилол и прочие полициклические соединения. Эти мутагены и канцерогены разрушают органы дыхания и способствуют росту и развитию раковых клеток, в том числе рака крови – лейкемии.
3. NОх (окислы азота) – основная причина возникновения кислотных дождей, так как при соединении с водой образуются азотная и азотистая кислоты. Это один из серьезных канцерогенов, вызывающих раковые опухоли. Ядовитый газ разрушает органы дыхания и накапливается в крови. Образуется в момент сгорания топлива.
4. SОх (оксиды серы) аналогично предыдущему химическому элементу. При контакте с водой образуют серную и сернистую кислоты. В состоянии газа вызывает патологию органов зрения и дыхания.
5. Н2S (сероводород) — вызывает общее отравление организма, возникает при использовании низкокачественного топлива с высоким содержанием серы.
6. NH3 – аммиак – вызывает слепоту и ожоги верхних дыхательных путей.
7. Частицы сажи – продукт неполного сгорания топлива и масла. В основном, проблема возникновения канцерогена характерна для дизельных двигателей.
8. Мелкодисперсные частицы пыли углеводорода, серы, тяжелых металлов менее опасны, так как способны отфильтровываться непосредственно организмом.
9. Дым синего или белого цвета – продукт испарения масла дизельных двигателей.
10. СО2 – углекислый газ – вызывает угнетение ЦНС, сердечно-сосудистой системы и органов дыхания, при содержании в атмосфере 6% от общего объема воздуха приводит к летальному исходу.
11. Прочие, незначительные, но не менее опасные составляющие выхлопных газов: метан, закись азота, фторуглеводород, гексафторид серы.

Возможные неисправности, методы их устранения и варианты тюнинга

Конструкция выхлопной системы является идеальным вариантом для проведения тюнинга легкового автотранспортного средства, благодаря простате монтажа её составных частей и наличием большого ассортимента различных деталей. Самым частым вариантом тюнинга глушителя является установка так называемого прямоточного выхлопа, когда из системы убирается резонатор.

Наиболее частые неисправности выхлопной системы связаны с потерей герметичности деталей или их соединений, уплотнители в которых могут сильно износиться. Для замены уплотнительных элементов, необходимо приобрести ремонтный комплект выхлопной системы, и открутив крепёжные болты, поменять их на новые.

Сделанные из различных сплавов металла детали выхлопной системы, подвергаются значительному нагреву, резкому перепаду температур, и работают в условиях повышенных нагрузок, в результате чего подвержены сильному износу и прогаранию внутренних частей. Определить данные поломки позволит громкий шум работающего мотора и визуальная диагностика выхлопной системы, после проведения которой, повреждённую деталь конструкции необходимо либо заменить на новую, в случае внутренних неисправностей, либо отремонтировать её корпус с помощью электро/газосварки.

В современных автомобилях работа силового агрегата контролируется блоком управления, который получает определённые сигналы от многочисленных датчиков, расположенных на всех его конструктивных узлах. В конструкции выхлопной системы расположен датчик, именуемый лямбда-зондом, замеряющий количество токсичных веществ в отработанных газах. Его неисправность или некорректную работу способен выявить только диагностический стенд, после чего датчик необходимо заменить.

Приемная труба

Этот элемент является первым в списке и идет сразу за выпускным коллектором. В приемную трубу попадают еще не остывшие газы. Поэтому температура может достигать 600 и более градусов Цельсия. В простонародье приемную трубу называют «штанами» за ее характерную форму. Данный элемент изготавливается из особо прочного и огнестойкого металла. Обычно он черновой (ржавеет с годами), но на более дорогих авто делается из нержавейки. Если это двигатель с большим объемом камеры сгорания, в конструкции системы может использоваться несколько таких труб. Это делается с целью уменьшения сопротивления газов. В противном случае мотор будет «задыхаться» своими же газами.

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.

Основное назначение глушителя в выхлопной системе

В выхлопной системе двигателя глушитель устанавливается после каталитического нейтрализатора (для бензиновых автомобилей) или сажевого фильтра (для дизельных двигателей). В большинстве случаев их два:

• Предварительный (глушитель-резонатор) — предназначен для резкого подавления шума и стабилизации колебаний потока выхлопных газов на выходе из двигателя. Он устанавливается первым, поэтому его часто называют «передним». Одна из его основных функций — распределение выхлопных газов в системе.
• Основной глушитель — разработан для максимального шумоподавления.

На практике устройство глушителя автомобиля обеспечивает следующие преобразования для снижения шума выхлопа:

• Изменение сечения выхлопного потока. Он осуществляется за счет наличия в конструкции камер разного сечения, что позволяет поглощать высокочастотный шум. Принцип технологии прост: сначала подвижный поток выхлопных газов сужается, что создает определенное звуковое сопротивление, а затем резко расширяется, в результате чего звуковые волны рассеиваются.
• Перенаправление выхлопных газов. Осуществляется перегородками и смещением оси трубок. Поворачивая поток выхлопных газов на угол 90 градусов или более, высокочастотный шум гасится.
• Изменение колебаний газа (интерференция звуковых волн). Это достигается наличием перфораций в трубах, по которым проходит выхлоп. Эта технология позволяет удалять шумы разных частот.
• «Автопоглощение» звуковых волн в резонаторе Гельмгольца.
• Поглощение звуковых волн. В дополнение к камерам и перфорациям в корпусе глушителя имеется звукопоглощающий материал, изолирующий шум.