Выхлопная система: устройство и функции. Устройство глушителя автомобиля - каким он должен быть Элементы глушителя

Система отвода отработанных газов автомобиля позволяет не только удалять продукты сгорания топлива, но и увеличить эффективность работы силового агрегата, а также значительно снизить шумовой фон. Для этого в системе используется такой узел, как глушитель, который способен подавлять шум, создаваемый выхлопными газами, и значительно снизить уровень их токсичности. Все эти показатели зависят от того, как устроен глушитель.

Независимо от того, изготавливается ли глушитель в заводских условиях, или же собирается своими руками, в его конструкции должны быть следующие обязательные элементы:

• Выпускной коллектор сочленяется непосредственно с двигателем авто через приемную трубу, которая может быть оборудована виброкомпенсатором.
• Отработанные газы из приемной трубы попадают в полость катализатора, в котором догорают остатки топлива, и снижается насыщенность углекислого газа.
• Из катализатора газовые потоки устремляются в камеру резонатора, где гасятся колебания и уравновешивается воздействие их пульсации.
• Затем объем отработанных газовых потоков проходит через камеры заднего глушителя, который призван снижать шум.

Принцип работы

Прежде чем приступить к ремонту глушителя автомобиля или его сборке своими руками, нужно понять основные принципы его работы. Если посмотреть на устройство в разрезе, то можно увидеть множество металлических или керамических перегородок, термостойкую вату, а также присутствие перфорированных труб. Наличие этих элементов в конструкции глушителя замедляет скорость движения газовых потоков. При ремонте своими руками важно заменить изношенные элементы качественными аналогами.

В свою очередь их снижение позволяет сгладить работу мотора с учетом каждого такта.

Не существует стандартов по производству выхлопной системы и отдельных ее элементов, поэтому глушители различных производителей авто могут существенно отличаться друг от друга.

Если вы решили своими руками модернизировать отдельные элементы системы отвода отработанных газов, то необходимо учитывать некоторые нюансы:

• на мощных двигателях автомобилей должен стоять резонатор достаточно большого объема, который будет обеспечивать необходимый уровень сглаживания выхлопа;
• количество перегородок внутри камер, которые сглаживают неравномерность объема отводимых потоков.

Типы шумопоглощающих элементов

Глушители в авто могут быть активными, которые представляют собой достаточно простое устройство, а также реактивными. В первом случае для их производства используются вибростойкие материалы, которые способны выдерживать воздействие высоких температур. Активные устройства наиболее популярны, поскольку неприхотливы в эксплуатации. Существенным их недостатком является их быстрое загрязнение. Реактивные устройства глушителей состоят из сложных элементов камер-резонаторов.

Что касается задней шумопоглощающей камеры автомобиля, то в ее устройстве присутствует множество отсеков, которые содержат в себе специальный наполнитель. Он необходим для снижения звука отводимых газов при работе двигателя авто. В устройстве современных глушителей автомобилей может использоваться несколько технологий поглощения звукового фона и очистки отделяемых газов одновременно. Они могут содержать в себе множество различных материалов, которые обеспечивают максимальное снижение звука отработанных потоков газов, уровня их токсичности и температуры.

Особенности глушителя-прямотока

Такое устройство может быть использовано для увеличения производимой мощности авто. Глушитель-прямоток использует энергию газовых потоков, которая преобразуется в мощность автомобиля. Как бы странно это ни звучало, но такое возможно: вначале из коллектора обеспечивается выпуск потоков газов с минимальным сопротивлением, а двигатель автомобиля в свою очередь затрачивает меньше усилий на преодоление силы их давления. Именно этим и достигается увеличение полезной мощности мотора авто.

При изготовлении глушителя-прямотока используется камера, внутри которой помещается перфорированная труба, а также имеется небольшое количество разделительных перегородок (при изготовлении прямотока своими руками эту важную деталь необходимо учитывать). Отработанные газы практически не испытывают сопротивления внутренних перегородок, а отверстия в трубе позволяет им максимально расширяться, после чего они выходят наружу практически бесшумно. Этому также способствует применение внешних кожухов, пропитанных специальным составом.

Самостоятельный ремонт глушителей

Основной проблемой элементов систем отвода выхлопа является появление дыр, вследствие перепада температур и внешнего ударного воздействия на корпус элементов. При обнаружении пробоины в корпусе резонатора, труб или заднего глушителя, нужно изготовить латки из листового металла. От размеров «свища» необходимо сделать запас около 10-12 мм, после чего место пробоя нужно тщательно обработать.

Ремонт своими руками особых сложностей не представляет. При наложении латок желательно пользоваться полуавтоматической сваркой. При этом необходимо следить за ровностью и непрерывностью сварного шва. Таким же образом реставрируются дефекты труб и внутренних элементов.

Автомобиль должен не только хорошо ехать, но и отменно звучать. Хорошая машина красивая во всех отношениях и красота это частично зависит и от звуков, которые техника издает. Эффектный звук закрытой двери, с благородным низким призвуком, приглушенное поклацывание реле поворотов, плотный шорох встречного ветра на скорости 180 км/ч. И, конечно, звук выхлопа. Именно глушитель формирует первое впечатление об автомобиле и о глушителе будем сегодня говорить.

Задачи глушителя автомобиля

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

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

Хотя последний пункт носит довольно условный характер.

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

Как понизить шум выхлопа

Звуковая волна способна перемещаться в пространстве значительно быстрее газов, поэтому в конструкции глушителя огромное значение имеет его схема шумоподавления. Физические колебания от звуковых волн передаются на стенки выхлопной системы, а ее конструкция выполнена таким образом, что она преобразует звуковую волну в тепловую энергию, которую выхлопная труба, как радиатор, отдает атмосфере.

Снижение уровня шума глушителя невозможно добиться без создания некоего сопротивления отработанным газам, вследствие чего часть мощности двигателя, довольно незначительная, расходуется на преодоление это сопротивления. Чтобы минимизировать потери мощности, к которым неизбежно приводит шумоподавление, разработан прямоточный глушитель.

Он имеет минимум перегородок, не так сильно противодействует прохождению выхлопных газов и снижению их скорости, поэтому и звучит он совсем по-другому.

Технологии звукопоглощения

Схемы глушителей автомобилей

Устройство глушителя автомобиля в разрезе позволяет проследить, как именно реализована функция звукоподавления в каждом конкретном глушителе. В прямоточных, к примеру, никогда не применяется метод изменения направления движения газов, а стандартный глушитель использует повороты от 90 до 360 градусов. Изменение амплитуды колебаний звуковой волны реализовано за счет перфорирования внутренних труб. Именно этими внутренними трубами, их диаметром, диаметром и частотой расположения отверстий, можно заглушить шум практически во всем спектре частот.

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

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

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

Казалось, прошло не так много времени с тех пор, как автомобильный глушитель использовался исключительно для удаления из системы отработанных газов. Второй его задачей было уменьшение уровня шума.

Это и не удивительно. Когда только автомобили появились, существовали лишь специальные клапаны, которые открывались по команде водителя. При этом раздавался настолько громкий свист, что администрациями всех больших городов в мире было запрещено совершать данное действие в городских пределах.

Прошли годы, и появился полноценный автомобильный глушитель. Мало того, с тех пор он претерпел множество модификаций. Одна из последних позволила в значительной мере увеличить эффективность работы двигателя.

Устройство глушителя

Общая Схема

Каждый автомобильный производитель старается создать наиболее производительную систему, которая при этом будет отвечать всем международным нормам. Неудивительно, что они вносят изменения в те или иные детали. Но если брать исключительно выхлопную систему, то существует каноническая конструкция, которая редко изменяется. Её можно разделить на четыре части:

• катализатор,
• заднюю часть или автомобильный глушитель,
• резонатор,
• приёмную трубу.

Работая вместе, все эти детали обеспечивают отвод отработанных газов. Приёмная труба транспортирует газы в катализатор. Некоторые автомобильные производители устанавливают дополнительно виброкомпенсатор. Это устройство берёт на себя часть вибраций. Что позволяет в значительной мере продлить срок эксплуатации выхлопной системы.

В катализаторе происходит сгорание остатков бензина, которые не были воспламенены в цилиндрах. Тем не менее основная роль катализатора заключается в другом. Устройство позволяет перевести углерод в менее вредное состояние.

По внешнему виду катализатор напоминает бачок. При этом внутри находится целая сеть элементов, которые по внешнему виду напоминают пчелиные соты. Когда газы проходят сквозь них, то начинается химическая реакция.

За катализатором установлен резонатор. Немного дальше можно увидеть тот самый автомобильный глушитель. Конструкции этих двух деталей во многом зависят от автомобиля и от его предназначения. К примеру, на спортивном автомобиле вы увидите одно устройство, а на семейном хэтчбеке другое.

Внутренняя конструкция этих двух деталей непросто гасит шум, но и сглаживает такты работы двигателя. Если же говорить про определённые конструкционные особенности, то резонатор не отличается какими-либо изысками. По факту — это просто бачок с трубой.

Другое дело автомобильный глушитель. В некоторых случаях он представляет собой настоящее произведение искусства, которое не только положительно сказывается на работе двигателя, но и представляет собой яркий штрих в дизайне машины.

Конструкция

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.

Главная задача автомобильного глушителя замедлить скорость 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.

Внимание! Разрез одного автомобильного глушителя может крайне отличаться от разреза аналогичной детали другой компании.

Определяющим фактором является общая схема выхлопной системы. В качестве примера возьмём конструкцию, у которой маленький резонатор. Подобное конструкторское решение приведёт к тому, что система не сможет в должной мере сглаживать поток. Это, в свою очередь, повысит нагрузку на глушитель.

Увеличение нагрузки вынуждает конструкторов увеличить размеры автомобильного глушителя. Также изменению подвергается внутреннее строение. Впрочем, вы можете убедиться в этом из картинок выше. 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.

Внимание! Роль сдерживающей силы выполняет минеральная жаростойкая вата. Это сохраняет стенки бачка и в значительной мере способствует понижению уровня шума.

Делаем глушитель своими руками

Как видите, автомобильный глушитель не представляет собой особенной сложности. Неудивительно, что многие автомобилисты решаются сделать его самостоятельно. Но не всё так просто как может показаться. К примеру, существует множество модификаций автомобильных глушителей, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Внимание! Перед тем как сделать автомобильный глушитель самостоятельно, вы должны определиться, для каких именно целей он вам нужен. Только после этого вы сможете подобрать оптимальный вариант.

Проверенный метод изготовления глушителя своими руками

Одним из самых простых методов изготовления данного устройства является способ, в основе которого лежит обычный огнетушитель. Именно он послужит заготовкой для будущего изделия. При этом вам понадобится:

• труба со внутренним диаметров в два дюйма;
• детали старого глушителя;
• сварочные электроды;
• аппарат для сварки;
• болгарка,
• отрезные круги для металла.

В качестве основы идеально подойдёт старый автомобильный порошковый огнетушитель. Результатом проделанных манипуляций станет устройство, которое позволит с достаточной эффективностью использовать все возможности двигателя. Алгоритм создания состоит из таких этапов:

1. Открутите от огнетушителя головку и высыпьте порошок.
2. Расширьте имеющееся отверстие под трубу. С противоположной стороны сделайте такое же. При этом оно должно смещаться ближе к стенке.
3. На отрезках труб, что будут внутри, необходимо проделать надрезы болгаркой. Они должны быть сквозными.
4. Вмонтируйте отрезки в баллон. Перфорированные отрезки должны размещаться по центру или максимально близко к нему.
5. Соединения нужно тщательно обварить. При этом соблюдайте придельную осторожность, чтобы не прожечь металл насквозь.
6. Отрежьте от огнетушителя крепежи. Приварите их к автомобильному глушителю.

После того как автомобильный глушитель будет сделан вам понадобится проверить его надёжность. Для этого заткните трубу заглушкой, и заполните устройство водой. Протечек быть не должно.

Внимание! После слива воды перед установкой нужно продуть автомобильный глушитель.

Итоги

Из-за постоянного развития автомобильной промышленности появилось новое поколение глушителей, которые позволяют в значительной мере увеличить эффективность работы двигателя. Создать подобное устройство под силу каждому автомобилисту, достаточно следовать инструкции.

Без которого эксплуатация современного автомобиля просто невозможна. Автомобильный глушитель выполняет следующие основные функции:

• снижение уровня шума отработавших газов;
• преобразование энергии отработавших газов, снижение их скорости, температуры, пульсации.

Отработавшие газы, покидающие цилиндры двигателя, имеют высокое давление. При движении отработавших газов по выпускной системе создаются звуковые волны, распространяющиеся быстрее газов. Глушитель преобразует энергию звуковых колебаний в тепловую энергию, чем достигается снижение уровня шума до определенного (заданного) значения. Вместе с тем с применением глушителя в выпускной системе создается противодавление, которое приводит к некоторому снижению мощности двигателя.

В глушителе используется несколько технологий снижения уровня шума:

• расширение (сужение) потока;
• изменение направления потока;
• интерференция звуковых волн;
• поглощение звуковых волн.

Расширение потока реализовано посредством нескольких камер разного объема, разделенных перегородками. Позволяет эффективно гасить низкочастотные звуковые колебания. Наряду с расширением в глушителе осуществляется сужение потока с помощью диафрагменного отверстия (дросселя). Используется для гашения высокочастотного шума.

В глушителе, за исключением прямоточных глушителей, предусматривается изменение направления движения потока отработавших газов. Угол поворота потока находится в пределе 90-360°, чем достигается гашение средне- и высокочастотных звуковых колебаний.

Интерференция звуковых волн, в зависимости от характера их наложения, приводит к увеличению (конструктивная интерференция) или уменьшению (деструктивная интерференция) амплитуды колебаний. В глушителе используются оба вида интерференции. Технология реализована с помощью перфорационных отверстий в трубах глушителя. Изменяя размер отверстий и объем окружающей трубу камеры можно добиться гашения звуковых колебаний в широком диапазоне частот.

При прохождении звуковых волн через специальный звукопоглощающий материал происходит их поглощение. Данный способ эффективен при гашении высокочастотных звуковых колебаний.

Для достижения наибольшего эффекта данные технологии в глушителях используются, как правило, в комплексе.

В современных автомобилях устанавливается от одного до пяти глушителей, в основном – два. Ближайший к двигателю глушитель называется предварительным (передним) глушителем или резонатором. За ним следует основной (задний) глушитель. Для каждой конкретной модели автомобиля и марки двигателя используется свой набор глушителей.

Резонатор служит для предварительного снижения уровня шума и уравновешивания пульсаций потока отработавших газов. Конструктивно резонатор представляет собой перфорированную трубу, помещенную в металлический корпус. Для повышения эффективности гашения колебаний в трубе выполняется дроссельное отверстие.

Основной глушитель обеспечивает окончательное шумоподавление. Он имеет более сложную конструкцию. В металлическом корпусе размещается несколько перфорированных трубок. Корпус разделен перегородками на 2-4 камеры. Некоторые камеры могут заполняться звукопоглощающим материалом. В основном глушителе поток отработавших газов многократно меняет свое направление – лабиринтный глушитель.

Из всех конструктивных элементов выпускной системы больше всех подвергается модернизации (тюнингу) глушитель. При тюнинге выпускной системы устанавливается т.н. прямоточный глушитель (одна прямоточная труба на все камеры без изменения направления потока). Такой глушитель обладает меньшим противодавлением, но существенной прибавки в мощности двигателя он не дает. Основное преимущество прямоточного глушителя «благородное» или «спортивное» звучание автомобиля (кому, что больше нравиться).

Конструкция прямоточного глушителя объединяет корпус из нержавеющей стали, в котором размещена перфорированная труба, обернутая стальной сеткой и звукопоглощающим материалом. Стальная сетка обеспечивает в основном защиту звукопоглощающего материала от выдува. В качестве звукопоглощающего материала используется стекловолокно. В прямоточном глушителе звуковые волны беспрепятственно проходят через отверстия трубы, металлическую сетку и поглощаются стекловолокном (преобразуются в тепловую энергию ).

Еще недавно выхлопная система служила для отвода отработанных газов и снижения уровня шума во время езды. Она воспринималась как вспомогательная и не столь важная, как другие агрегаты. Сейчас устройство глушителя автомобиля играет гораздо большую роль, чем раньше. В первую очередь – повышение эффективной работы двигателя.

Схема глушителя простым языком

Выхлопная система с каждой новой моделью авто усложняется и более сильно влияет на характеристики машины. Но, принципиальной разницы в конструкции глушителя пока не существует.

Традиционный глушитель автомобиля можно разделить на четыре части:

• приемную трубу,
• катализатор,
• резонатор,
• заднюю часть, собственно – глушитель.

Приемная труба играет промежуточную роль, отводя газы из выпускного коллектора в катализатор. На ней может быть установлен виброкомпенсатор, в народе называемый «гофрой», который принимает на себя вибрацию и не дает ей передаваться на выхлопную систему.

После приемной трубы расположен катализатор, в котором дожигаются несгоревшие остатки бензина, а окись углерода переходит в менее вредную фазу. Этот элемент системы представляет бачок, внутри которого находятся керамический или металлический элемент, выполненный в виде сот. Проходя через них выхлопные газы преобразуются за счет химической реакции.

За катализатором расположены и, собственно, глушитель. Они имеют различную внутреннюю конструкцию и снимают шум не только за счет того что гасят его, но и за счет сглаживания тактов работы двигателя. Резонатор по своей структуре прост, он представляет бачок с перфорированной трубой, ну, а устройство глушителя гораздо сложнее. Именно он выполняет основную функцию по выходящих выхлопных газов.

Как устроен глушитель и как он работает?

Все описанное выше – только основные положения. Из чего состоит глушитель зависит от многих факторов, а именно: от марки автомобиля, модели, его объема и типа двигателя, а также от производителя – не всегда вторичные производители придерживаются оригинальной геометрии. При проектировании внутренней начинки глушителя используются стандартные приемы – обустройство перфорированных патрубков, перегородок и набивка жаростойкой ватой.

Принцип работы глушителя прост – он призван замедлить поток газов, чтобы сгладить отдельные такты работы двигателя. Нет каких-либо определенных стандартов по его внутреннему строению, поэтому каждый производитель ищет свои решения. Любой глушитель в разрезе может отличаться от аналогичной детали других производителей.

Немалую роль играет то, как спроектирована выхлопная система автомобиля. Например, если объем резонатора невелик, он не сможет в достаточной мере сглаживать поток выхлопных газов. Соответственно, большая нагрузка приходится на глушитель, он должен иметь немалый объем и соответствующее строение. Глушитель в разрезе напоминает нагромождение трубок с перфорацией и перегородок, но в нем все спроектировано таким образом, чтобы максимально эффективно использовать его объем.

Через отверстия в трубках нагретые газы быстро расширяются и заполняют пространство бачка глушителя, а перегородки отражают их в обратном направлении, чтобы сгладить неравномерность поступления выхлопных газов. Жаропрочная минеральная вата сдерживает ударные волны газов, предохраняя стенки бачка, чтобы избежать лишних шумов.

Почему изнашивается глушитель автомобиля?

Основная причина, по которой глушитель приходит в негодность – прогар сварочных швов. Устройство автомобильного глушителя таково, что в местах соединения и крепления трубок и перегородок, используется обычная , которая более подвержена влиянию температуры и влаги (особенно это касается автомобилей, работающих на бензине).

Она и является слабым местом любого глушителя. Когда на шве появляется небольшая трещинка, она начинает увеличиваться за счет вибрации выхлопной системы, неизбежной при езде. Как результат – трубки обрываются, перегородки отделяются от стенок, и появляется нежелательный шум.

Но есть и вторая причина, по которой глушитель может работать громко – выгорание минеральной ваты. Выхлопные системы дешевых производителей грешат тем, что в них используется некачественная минеральная вата. Она выгорает, волокна разрушаются и их частички выходят с потоком выхлопных газов. Как результат – появление нежелательного шума, который будет все громче с каждым новым километром пробега.

Как мы видим, глушитель это не просто металлическая «банка», подвешенная под днищем автомобиля, равно как и вся выхлопная система, частью которой он является. Его устройство рассчитывается профессионалами, чтобы обеспечить максимально: устойчивую работу двигателя авто и комфортную езду. Качественный глушитель по определению не может быть дешевым, это полноценная деталь автомобиля, которая подлежит периодической замене.