Многие автолюбители даже не представляют, насколько важна выхлопная система автомобиля в безаварийной работе силового агрегата, и не уделяют её обслуживанию должного внимания, в результате чего, может произойти выход из строя двигателя. Именно по этой причине, стоит внимательно ознакомиться с принципом работы выхлопной системы, её конструктивными особенностями, и знать, из чего состоит выхлопная система.

В работе двигателя внутреннего сгорания важная роль отводится своевременному выводу наружу отработавших газов, начинающих скапливаться в камере сгорания головки блока цилиндров сразу после воспламенения топливной смеси. Данную задачу призваны выполнять выхлопные системы, или как говорят автолюбители, глушители, которыми оснащаются все современные машины. Должная работа выхлопной системы, направленная на отвод из мотора остатков отработанной топливной смеси, целиком зависит от исправности всех её составных элементов, имеющих некоторые конструктивные отличия в зависимости от типа двигателя.

Принцип работы выхлопной системы

Современная автомобильная выхлопная система состоит из нескольких частей, в отличие от первых устройств, имеющих вид механического клапана, который принудительно открывался водителем автомобиля вручную. Все элементы выхлопной системы, которые соединяются между собой с помощью крепёжных болтов через расположенные на их концах фланцы, предназначены для:

• отвода из камеры сгорания двигателя выхлопных газов и прочих не сгоревших остатков топливной смеси;
• уменьшения выделяемого мотором во время работы шума;
• уменьшения количества токсичных веществ находящихся в выхлопе автомобиля;
• предотвращения попадания в салон транспортного средства токсичных газов.

Устройство выхлопной системы автомобиля обладает довольно простым принципом работы, которая подразумевает отвод отработанных газов из камеры сгорания, проводя их через трубы к задней части транспортного средства, понижая при этом, за счёт герметичности всей конструкции и соединений через фланцы с термоустойчивыми уплотнителями, выделяемый мотором шум.

Уменьшение количества токсичных веществ в выхлопных газах достигается за счёт применения в конструкции выхлопной системы каталитических нейтрализаторов (катализаторов), работоспособность которых контролирует специальный датчик, называемый лямбда-зонд. В современных дизельных автомобилях, для повышения показателя экологичности выхлопа, производители используют сажевый фильтр, которым также оснащается выхлопная система дизеля.

В конструкции дизельного мотора, а также современного бензинового агрегата, довольно часто используется турбонагнетатель, который использует для подачи в камеру сгорания воздушную смесь из кислорода и отработавших газов, забираемых из выпускного коллектора. Количество попадающих в турбину выхлопных газов, регулирует датчик, расположенный на корпусе выпускного коллектора.

Устройство конструкции и назначение её составных частей

Детали, составляющие данную конструкцию, имеют различную функциональную нагрузку и собственные обозначения, отражающие этапность их работы. Сама схема выхлопной системы и наименования её частей, выглядят следующим образом:

1. приёмная труба выхлопных газов;
2. катализатор или по-другому каталитический нейтрализатор ;
3. резонатор или пламегаситель ;

Коллектор выпускной, представляет собой навесной тип оборудования силового агрегата, и предназначен для поступления в него отработавших частиц и газов топливной смеси с камер сгорания каждого из цилиндров, и изготавливается в основном из керамики, сплавов чугуна или нержавеющей стали, обладающих повышенной термоустойчивостью.

Приёмная труба, именуемая автолюбителями как «штаны», из-за схожего внешнего вида, предназначена для объединения нескольких потоков выхлопных газов в один, и для дальнейшего их продвижения к каталитическому нейтрализатору (катализатору). Труба зачастую оснащается так называемой гофрой, с помощью которой происходит гашение вибрации, передаваемой на всю конструкцию выхлопной системы работающим мотором.

Катализатор, представляет собой керамические соты, поверхность которых покрыта слоем сплава из платины и иридия, что позволяет вступить в химическую реакцию с ними выхлопным газам, в результате чего происходит их разделение на кислород и оксид азота. Выделенный кислород в катализаторе помогает более эффективно сгорать остаткам топливной смеси, в результате чего к глушителю подаётся исключительно азотно-диаксидноуглеродная смесь. Работу каталитического нейтрализатора контролирует специальный датчик лямбда зонд, передавая сигнал на блок управления силового агрегата автомобиля. Аналогичный датчик, устанавливается и на выпускной коллектор, для анализа показателей токсичности поступающих в катализатор отработанных газов.

Резонатор или пламегаситель, предназначен для понижения высокой температуры отработанных выхлопных газов, что достигается с помощью его ячеистого внутреннего строения. Последней деталью в конструкции, является глушитель, задача которого заключена в понижении шума работающего двигателя за счёт перфорированной трубы внутри его корпуса.

Все составные части выхлопной системы соединены друг с другом через фланцы с помощью крепёжных болтов и термостойких уплотнителей, отвечающих за герметичность данной конструкции, без которой невозможна полноценная работа двигателя современного автомобиля.

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.

03 Мар

Из чего состоит глушитель в машине

В этой статье мы рассмотрим тему глушитель в автомобиле назначение и устройство, наверняка все водители понимают, что рецепт тихой или бесшумной работы двигателя заключается именно в качестве и методе реализации глушителя в автомобиле. А вот как это все работает и какие, ещё дополнительные функции выполняет глушитель автомобиля мы и поговорим ниже.

Глушитель в автомобиле устройство и назначение

Какую же основную функцию выполняет глушитель – он отводит отработанные выхлопные газы из двигателя автомобиля и при этом одновременно снижает звук работы двигателя и звук выхода выхлопных газов, посредством преобразование звуковой энергии в тепловую.

Устройство глушителя автомобиля

Устройство всех глушителей примерно схоже и включает в себя обязательные элементы:

• Расширение и сужение потоков выходящих газов, так называемое дросселирование, из за чего изменяется и скорость выходящих газов и частота звуковых волн
• Наложение звуковых волн друг на друга из-за чего изменяется их амплитуда – интерференция
• Поглощение и рассеивание звуковых волн – происходит преобразование звуковой энергии в тепловую за счет чего наступает очень существенное снижение звука выходящего выхлопа
• Многоразовое изменение потока выходящих газов, так называемый лабиринт, так же служит для снижения скорости выхода газа, его энергии и преобразование в тепловую энергию

Глушитель в разрезе

Давайте посмотрим устройство глушителя автомобиля в разрезе на этом фото,

Тут мы видим, обязательны элементы глушителя или так сказать из чего состоит глушитель автомобиля:

1. Выпускной коллектор (в народе получил название штаны или паук за схожесть в конструкции)
   
2. Пламегаситель или резонатор
   
3. Соединительные трубы между камерами глушителя
   
4. Основной каркас глушителя
   
5. И собственно сама выхлопная труба
   

• Выпускной коллектор – это трубы, которые непосредственно прикреплены к выводам двигателя для активного отбора выхлопных газов напрямую из цилиндров автомобиля, поэтому температуры в месте соединения коллектора и двигателя могут достигать значений в 1000 градусов по Цельсию
• Поэтому требование к выпускному коллектору всегда высокое это обязательная термоустойчивость материала и крепость по отношению к механическим нагрузкам, из за чего коллектор часто изготавливается и чугуна или жаропрочной стали.
• Резонатор глушителя как правило представляет из себя трубу с просверленными в ней отверстиями разного диаметра которая находится в закрытой камере из-за расширения и выхода газов через отверстия этой трубы и происходит их резонирование по сути затухание колебания и изменения колебательного контура звуковой волны
• Основной глушитель это по сути как многокомнатная квартира только комнаты соединяются там не дверями и полыми трубками и иногда чтоб попасть в другую комнату выхлопным газам приходится несколько раз проходить по трубам из других комнат туда и обратно– сделано это для гашения энергии газа и преобразования его в тепловую энергию, из за этого преобразования энергии и происходит снижение звуковой волны

Ну, думаю, что на вопрос глушитель в автомобиле назначение и устройство мы ответили и теперь вы имеете хотя бы представление о его устройстве.

Ремонт глушителя автомобиля

Как правило хендай санта фе или любого другого авто сводится к заварке прогнивших дыр в основном глушителе, переваривать внутренние части как правило берутся только лютые энтузиасты. Да и смысла переварки внутренностей на старом глушителе как такового и нет. Потому как метал уже от звука и температур устал и стал так сказать сыпучим и трухлявым, потому проще купить новый глушитель. Но, а там каждый смотрит, конечно, по своим финансовым возможностям и настроению души.

Вот еще одно фото схема глушителя автомобиля так сказать для полноты понимания, тут хорошо видны два типа глушителя обычный глушитель и прямоточный глушитель, как вы понимаете в прямоточном из за его устройства звук будет намного громче, так как в нем отсутствуют гасительные камеры для звука

Шумоизоляция глушителя автомобиля своими руками

В шумоизоляции глушителя среди водителей нет единого мнения, и это понятно, тут как говорится палка двух концов, с одной стороны шумоизоляция глушителя снизит уровень шумовых колебаний, но с другой стороны создаст перегрев всех частей глушителя.

В основном для шумоизоляции глушителя используют материалы, такие как асбестовая ткань, или более современные жаростойкие и вибростойкие материалы.

Сама шумоизоляции сводится как правило к обматыванию этим жаростойким и звукопоглощающими материалом всех частей глушителя.

Некоторые умельцы даже обматывают и выпускной коллектор глушителя автомобиля, что так же вызывает много вопрос, как по перегреву самого коллектора, так и затруднение охлаждение части двигателя в месте соединения выхлопного коллектора с двигателем. Тут стоит взвесить все за и против такой процедуры. Но то, что будет большой перегрев всего глушителя из-за его обмотки шум изоляционными материалами это сто процентов.

Чем покрасить глушитель автомобиля

Иногда некоторые автовладельцы задаются вопросом, чем покрасить глушитель автомобиля, связанно это, как правило с двумя причинами

1. Желанием скрыть ржавчину на глушителе
2. Придать красивый стильный вид автомобилю

В любом случае, краска для такого вида работы будет очень дорогой, так как основное требование к таковой краске будет огромная термоустойчивость и способность выдерживать большие температурные перепады,
и даже при покупке такой краски если её использовать в районе коллектора где температура 1000 градусов Цельсия, то мало вероятно, что если она и устоит, то не изменит свой цвет от таких высоких температур. Поэтому сама идея покраски глушителя имеет место быть, но как говорится на ваше усмотрение.

Для того, что бы бороться со звуком выстрела, логично было бы понять, что является источником звука при выстреле. А таких источников несколько:

1) Звук срабатывания механизма оружия, удара бойка по капсюлю, лязг затвора, и т.д. В тихую ночь на открытой местности звук удара металлических частей механизма АК отчётливо слышен на расстоянии до 50м. Именно поэтому, когда требуется один абсолютно бесшумный выстрел, пользуются однозарядным оружием.

2) Звук, создаваемый воздухом, находящимся в стволе перед выстрелом, и вытесняемым пулей и пороховыми газами; звук, создаваемый расширяющимися (с давления около 200 кг/см 2 до обычного атмосферного 1,9 кг/см 2) и охлаждающимися (с сотен градусов до температуры воздуха) пороховыми газами в момент выхода из ствола, причём эти газы большей частью следуют за пулей, но часть их всё же прорывается в зазор между стволом и пулей, и, следовательно, опережает пулю. Именно с этой причиной звука и позволяет бороться глушитель.

3) Акустическая ударная волна, формирующаяся за пулей, если она превышает скорость звука (~330м/с). Возникает из-за того, что пуля, проходя через воздух, создаёт в нём волны, на подобие тех, что возникают на воде, когда проплывает лодка; громкость этих волн не велика, если они движутся быстрее пули; однако если пуля движется быстрее, она как бы накапливает энергию волны, следующей за ней, и поэтому для человеческого слуха она воспринимается как удар, нечто наподобие грома при грозе. Единственный способ избавиться от этой причины звука заключается в уменьшении скорости пули, чего можно достигнуть, используя специальные патроны с меньшим зарядом пороха или же укоротив ствол оружия.

4) Звук удара пули о цель.

Теперь, когда мы знаем причины звука выстрела, можно рассмотреть принцип работы глушителя. Основная задача глушителя снизить давление и температуру пороховых газов. Для того, что бы снизить давление – надо, что бы у газов была возможность расшириться до контакта с атмосферным воздухом. Именно этой цели служат камеры глушителя. Пороховые газы, вырвавшиеся из ствола вслед за ней, последовательно теряют энергию в каждой такой расширительно-охладительной камере. Понятно, что с ростом числа камер разность давлений выходящего газа и наружного воздуха становится все меньше и, соответственно, ослабляется звук. Однако эти рассуждения верны лишь относительно газов, идущих вслед за пулей. А как было сказано, часть газов ее опережает. Так как диаметр отверстий для пули в перегородках больше ее собственного диаметра, эта часть истекает из глушителя по-прежнему со сверхзвуковой скоростью, создавая баллистическую ударную волну. Для отсечения и замедления сверхзвуковых газов вместо диафрагм с отверстиями применяют, например, мембраны из упругого материала со щелями, которые пропускают пулю и снова смыкаются, или ставят глухие прокладки – обтюраторы.

Простейший самодельный глушитель - обычная пластиковая бутылка, примотанная изолентой к стволу. В момент выстрела все пороховые газы окажутся в бутылке, а пуля, пробив донышко, вылетит наружу. Несмотря на громоздкость и снижение точности стрельбы, такой глушитель делает звук выстрела мелкокалиберным патроном не громче, чем треск от сломавшейся пластиковой линейки.

Есть множество разных конструкций глушителей, пользующихся различными трюками для снижения температуры и давления пороховых газов. К примеру, легендарный "Брамит" в варианте для "трехлинейки" представлял собой цилиндр диаметром 32 мм и длиной 140 мм, внутри разделенный на две камеры, каждая из которых заканчивается обтюратором – цилиндрической прокладкой из мягкой резины толщиной 15 мм. В первой камере помещен отсекатель. В стенках камер для стравливания пороховых газов просверлены два отверстия диаметром около 1 мм каждое. При выстреле пуля пробивает поочередно оба обтюратора и выходит из прибора. Пороховые газы, расширяясь в первой камере, теряют давление и медленно стравливаются через боковые отверстия наружу. Часть пороховых газов, прорвавшаяся вместе с пулей через первый обтюратор, расширяется таким же образом во второй камере. В итоге звук выстрела гасится. Подобный глушитель с большим числом камер был разработан и для револьвера "Наган" образца 1895 года.

Достаточно типичный образец современного глушителя – отечественный ПБС, то есть "Прибор бесшумной стрельбы", который навинчивается на дульную часть ствола автоматов АКМ или АК-47. На некотором расстоянии перед дулом располагается толстая резиновая шайба. Опережающие газы задерживаются нею и через особые каналы направляются в расширительную камеру, откуда уже плавно вытекают в воздух. Когда пуля пронзает шайбу, основная часть газов следует за ней; но, последовательно пройдя через несколько расширительных камер, эти газы вырываются в атмосферу, потеряв значительную часть энергии. ПБС снижает громкость в 20 раз. Поэтому выстрел из АКМ практически не слышен уже на расстоянии 200 м. Живучесть ПБС без замены шайбы – до 200 выстрелов, что для специального оружия вполне приемлемо. Недостаток такой конструкции – старение резины, причем стареют ведь и запасные пробки – даже не используясь в глушителе. В настоящее время появилось буквально неисчислимое количество вариантов многокамерных устройств. Вот устройство одного из зарубежных глушителей на автомат Калашникова -

Но наряду с наращиванием числа камер и усложнением их конфигурации, совершенствование конструкций идет самыми разными путями. Громоздкий корпус глушителя часто закрывает обычные прицельные приспособления, поэтому его располагают эксцентрично – ось прибора значительно ниже оси ствола. Но, разумеется, канал для прохода пули должен быть строго соосен со стволом, ибо даже при легком ее касании о внутренние перегородки резко снижается кучность огня. А ослабление узла крепления корпуса устройства на оружии вообще может привести к стрельбе через его переднюю стенку…

Плоские перегородки расширительных камер нередко заменяют выпуклыми – конусообразными или иной формы, отклоняющими поток пороховых газов к периферийной части глушителя, что не дает ему обогнать пулю. Такой же эффект порождает винтообразная перегородка, проходящая по всей длине устройства.

Иногда расширительные камеры частично заполняют теплопоглощающим материалом – мелкой алюминиевой сеткой или просто стружкой, медной проволокой. Нагревая их, газы охлаждаются активнее. Но эти наполнители сложно очищать от порохового нагара, и их приходится периодически менять. На эффективность глушения влияет также материал самих перегородок: например, замена стальных на алюминиевые, более теплопроводные, дает заметное снижение громкости. Однако при частой стрельбе с таким глушителем, по мере роста давления в камерах и нагрева теплопоглотителя, работоспособность устройства резко снижается; если из него подряд сделать десяток-другой выстрелов, "бесшумное" оружие превращается в самое обычное. Поэтому рекомендуется вести огонь одиночными выстрелами и с большими паузами, чтобы дать остыть всей конструкции.

Порой, для улучшения работы глушителя его предварительно смачивают водой. Достаточно буквально столовой ложки. При этом глушитель охлаждается за счёт испарения воды (принцип работы фриона в холодильнике). Так же добавление воды в глушитель немного меняет звук выстрела, с металлического «дын» на более глухой «тан». Воды обычно хватает на 10-20 выстрелов.

Эффективность глушителя повышают также путем сложных и скрупулезных расчетов внутренней газовой динамики. Например, за счет использования фигурных перегородок определенного профиля в камерах создаются противотоки и турбулентные завихрения газа. В итоге его молекулы, многократно соударяясь в разных направлениях, гасят энергию друг друга.

Разработаны оригинальные конструкции, предусматривающие отражение потока газов от внутренней поверхности передней стенки глушителя. После этого энергия газов падает за счет многократного отражения и встречного гашения ударных волн внутри корпуса. Такие приборы могут быть и многокамерными.

Изобретено и совсем уж экзотическое устройство, внешне выглядящее до смешного примитивно: всего-то надульный конус-диффузор, заключенный в трубку с открытыми торцами. Но весьма существенное снижение звука обеспечено здесь виртуозным расчетом интерференции ударных волн внутри конуса, а главное – удивительно остроумным способом охлаждения пороховых газов. Вырываясь из конуса, они интенсивно эжектируют внешний воздух, как бы мгновенно отсасывая его из внутреннего объема трубки, отчего резко падают его давление и температура. И газы, смешиваясь с этим разреженным холодным воздухом, тут же теряют энергию. Так, наверное, прозвучал бы выстрел где-нибудь на двадцатикилометровой высоте…

Простейший надульный глушитель 1 – резиновая мембрана со щелью 2 – расширительная камера 3 – соединительная гайка	Глушитель с рефлектором отражателем 1 – параболический рефлектор 2 – корпус 3 – гайка 4 – ствол
Многокамерный глушитель 1 – камера 2 – перегородка	Двухкамерный эксцентрический глушитель 1 – камера 2 – перегородка
Глушитель с предварительным отводом пороховых газов из канала ствола 1 – отверстие в стволе с обратным каналом 2 – передняя многокамерная часть глушителя 3 – расширительная задняя камера	Глушитель с обтюрацией 1 – распорная втулка 2 – резиновый (эбонитовый) обтюратор 3 – расширительная камера
Многокамерный глушитель с тепло-поглощаемым наполнителем 1 – гайка 2 – проволочная сетка

Устройство глушителя, несмотря на кажущуюся проделываемую им большую работу в подавлении такого сильнейшего звука работы двигателя , на самом деле достаточно простое: внутри глушителя Вы найдёте обманчиво простой набор трубок с проделанными отверстиями в них. Эти трубки наряду со специальными камерами на самом деле устроены как тонко настроенный музыкальный инструмент, который на сегодняшний день не просто глушит работу двигателя, но и создаёт особый звук, приятный для слуха многих автолюбителей, особенно, в случае применения его на спортивных автомобилях.

Глушитель в разрезе

Таким образом, глушители предназначены для отражения звуковых волн, производимых двигателем таким образом, чтобы они (волны) частично подавляли сами себя. Глушители используют достаточно тонкую технологию, чтобы подавить этот шум. Так как же устроен глушитель? Давайте разберёмся в этом! Но для начала мы должны узнать немного больше о физике звука.

Расположение глушителя в автомобиле относительно всей выхлопной системы

О звуке

Звуковые волны формируются из импульсов переменного высокого и низкого давления воздуха в цилиндрах двигателя. Эти импульсы делают свой ​​путь по воздуху со скоростью звука. Данные импульсы создаются в двигателе в то время, когда открывается выпускной клапан, и взорванная смесь топлива и воздуха под высоким вдруг выходит в систему выпуска отработавших газов. Молекулы в этом газе сталкиваются с молекулами в трубе, находящимися под более низким давлением. Они, в свою очередь, сталкиваются с молекулами далее вниз по трубе, в результате чего и создаётся такой звук. Таким образом, звуковая волна пробивается вниз по выхлопной системе (а, точнее, спереди назад) гораздо быстрее, чем из неё выходят выхлопные газы.

Когда эти импульсы давления достигают Вашего уха, то они воздействуют на барабанную перепонку, заставляя её вибрировать. А Ваш мозг интерпретирует это движение перепонки как звук. Две основные характеристики волны определяют, как мы воспринимаем такой звук:

1. Частота звуковой волны - более высокая частота волны просто означает, что давление воздуха колеблется быстрее. Чем быстрее работает двигатель, тем более высокий тон мы слышим (давайте вспомним жужжание болидов Формулы-1 или проезжающих на высокой скорости спортивных мотоциклов). Более медленные колебания звучат более низким тоном (наиболее характерный звук создают двигатели, двигатели мотоциклов Harley Davidson на холостых или невысоких оборотах).
2. Уровень давления воздуха - амплитуда волны определяет, насколько громким будет звук. Звуковые волны с большими амплитудами перемещения наших барабанных перепонок имеют большее давление, и мы регистрируем это ощущение как больший объём шума.

Но оказывается, что можно совместить две или более звуковые волны вместе и получить (!)меньший звук. Давайте рассмотрим, как это работает, на примере устройства глушителя!

Главной особенностью нашего восприятия звуковых волн является то, что результирующий шум в нашем ухе является фактически суммой всех звуковых волн, которые достигают барабанной перепонки в одну единицу времени. Если Вы, к примеру, слушаете какую-либо из песен Металлики, то Вы можете слышать одновременно игру на барабанной установке и на трёх гитарах в виде единой сочетающейся музыки, но если прислушаться к любой такой песне, то можно услышать несколько различных источников звука (кроме разве что отличить игру на барабанах и бас-гитаре) - волны звукового давления, достигая барабанной перепонки, складываются вместе, так что Ваша барабанная перепонка только чувствует одно давление в любой конкретный момент времени.

А теперь практическая часть устройства глушителя по части подавления звука: дело в том, что можно производить звуковую волну, которая прямо противоположна другой одинаковой ей волне, и именно это является основой для шумоподавления - две одинаковые волны попросту либо глушат друг друга, либо образуют волну с вдвое бóльшей амплитудой. Взгляните на анимацию ниже. Волна, надвигающаяся сверху и волна посередине являются чистыми одинаковыми тонами. Если эти две волны находятся в унисоне - то есть если они накладываются друг на друга с той же частотой, тогда они образуют одну волну, но с вдвое большей амплитудой. В науке это называется конструктивной интерференцией. Но, если они накладываются друг на друга в противоположных фазах, когда низшая точка амплитуды первой волны в один момент времени совпадает с высшей точкой амплитуды второй волны, то тогда они попросту подавляют друг друга вплоть до нулевого звука. И это уже называется деструктивной интерференцией. В то время когда первая волна достигает своего максимального давления, вторая волна достигает своего минимума. Если бы обе эти волны ударили барабанную перепонку в одно и то же время, то Вы бы не услышали ничего, потому что эти две волны всегда гасят друг друга.

Как устроен глушитель изнутри?

Глушитель по своей сути представляет собой набор трубок. Эти трубки предназначены для создания отражения звуковых волн, которые мешают друг другу и в конечно итоге уравновешивают друг друга.

Выхлопные газы и звуковые волны вместе с ними (хотя, как мы уже знаем, гораздо раньше) попадают в глушитель через центральную выхлопную трубу. Они отскакивают в заднюю стенку глушителя и отражаются через отверстие в основной части глушителя. Затем они проходят через ряд отверстий в другую камеру, где они снова гасятся и выходят через последнюю трубку, покидая глушитель.

Вторая камера называется резонатором , который соединён с первой камерой через отверстие. Резонатор содержит определённый объём воздуха и имеет определенную длину, которая с педантичной точностью вычисляется для получения такой длины волны, которая сможет компенсировать определённую частоту звука. Как же это происходит? Давайте окинем глушитель более пристальным взглядом...

Резонатор

Когда волна попадает в глушитель, часть её продолжает идти во вторую камеру через отверстие, а другая часть - отражается. Волна распространяется во второй камере, попадает в заднюю стенку глушителя, отражаясь от неё и снова выходит через это же отверстие. Длина этой второй камеры рассчитывается так, что эта волна покидает резонатор только после того, как следующая волна отразится от внешней стороны второй камеры (внутренней стороны первой камеры). В идеале часть звуковой волны высокого давления, которая вышла из второй камеры, будет гаситься частью волны низкого давления, которая отразилась от внешней стороны стенки второй камеры, и именно эти две волны будут уравновешивать друг друга.

Анимация ниже показывает, как резонатор работает в упрощенном варианте глушителя:

На самом деле, звук, исходящий от двигателя, представляет собой смесь различных частот звука, а, так как многие из этих частот зависят от оборотов двигателя, звук почти никогда не включается в нужные диапазоны частот, чтобы глушить его идеально. Резонатор предназначен для работы в лучшем диапазоне частот, в котором двигатель делает больше всего шума, но даже если частота другая, он все равно будет производить значительную долю деструктивной интерференции.

Некоторые автомобили, особенно роскошные, где тихая работа является ключевой особенностью, есть ещё один компонент в выхлопе, который выглядит как глушитель, но называется резонатором . Это устройство работает как и резонатор камеры в глушителе - размеры рассчитываются так, чтобы глушённые волны производили затем определённый "красивый" звук на выходе, чтобы удивлять и восхищать окружающих и, собственно, людей в салоне таких машин.

Есть и другие особенности внутри глушителя, которые помогают ему снизить уровень звука по-разному. Тело глушителя обычно делается в три слоя: два тонких слоя металла и один более толстой, немного изолированный слой между ними. Это позволяет глушителю поглощать некоторые из импульсов давления. Кроме того, впускные и выпускные трубы, идущие в главную камеру, перфорированы отверстиями. Это позволяет тысячам импульсов крошечного давления гаситься в основной камере, "поедая" друг друга в какой-то степени в дополнение к поглощению в глушителе.

Недостатки глушителя и другие типы глушителей

Одним из важных недостатков глушителя является его противодействие давлению, которое оказывает на него двигатель - эта характеристика называется обратным давлением . Из-за всех извилин и дырок в глушителе выхлоп должен пройти немалый путь, чтобы в конечном счёте выйти в окружающую атмосферу. Глушители, описанные выше, производят достаточно высокое противодавление, что отнимает немного мощности двигателя, ведь открытый клапан цилиндра позволяет выходить сгоревшему , а топливо это выходит за счёт взрыва в соседних цилиндрах, как мы помним из статьи о работе двигателя .

Есть и другие типы глушителей, которые могут уменьшить обратное давление. Один из таких типов, который иногда называют "стеклопакетом ", использует только поглощение, а не отражение, чтобы уменьшить звук. В таком глушителе выпускной патрубок напрямую соединён с впускной выхлопной трубой, которая перфорирована отверстиями. Вокруг этой трубы нанесён слой стеклянной изоляции, которая и поглощает часть импульсов давления. Изоляцию окружает стальной слой.

Устройство глушителя-"стеклопакета"

Такие глушители тоже имеют существенный недостаток: они производят гораздо меньше обратного давления, тем самым лишь незначительно "съедая" мощность авто, но они не снижают уровень звука настолько де хорошо, насколько обычные глушители.

30 августа 2017

В процессе езды коленчатый вал двигателя авто совершает от 1,5 до 5–7 тыс. оборотов в минуту. Соответственно, в цилиндрах происходит 25–120 вспышек и микровзрывов топлива ежесекундно. В результате выделяется толкающая поршни энергия, отработанные газы и мощные звуковые волны. Чтобы убрать громкий рокот и шум из выхлопной трубы, доставляющий неудобства водителю и окружающим, было изобретено звукопоглощающее устройство – глушитель. Поскольку он служит не вечно, автолюбителям полезно будет знать, как устроенданный элемент и можно ли его отремонтировать в случае неисправности.

Где находится элемент и как он выглядит?

Главный источник шума – камеры сгорания работающего двигателя. Образующиеся там звуковые волны не могут проникать сквозь сплошные металлические стенки и стремятся выйти наружу по пути наименьшего сопротивления – через трубу выпускного тракта вместе с отработанными газами. Там и установлен глушитель в виде металлического бочонка круглой либо овальной формы.

Схема работы выхлопной системы автомобиля выглядит так:

1. Первой за выпускным коллектором установлена виброизоляционная гофра. Ее задача – сгладить колебания, передающиеся трубе от мотора.
2. Пройдя гофру, дым и звуковые волны попадают в каталитический нейтрализатор. Его задача – дожечь остатки горючих газов, чтобы не выбрасывать в атмосферу. Внутри детали расположены мелкие керамические соты, которые частично поглощают и рассеивают звук.
3. После нейтрализатора выхлоп проходит в бачок резонатора. Это первая ступень подавления шума.
4. Последним в цепочке стоит глушитель, окончательно гасящий звуковые колебания.

По сути, резонатор – это тоже глушитель, его строение и принцип действия вы узнаете из следующего раздела.

Бачок резонатора всегда стоит вдоль оси машины, а глушитель может устанавливаться поперек (в задней части авто). Встречаются варианты, когда оба элемента совмещены в едином корпусе с целью экономии места. На автомобилях с V-образными двигателями большой мощности устанавливается распределенная система выхлопа на 2 трубы. Соответственно, количество всех деталей удваивается.

Конструкция и принцип действия

Существует 4 способа погасить мощные звуковые импульсы, реализуемые на различных транспортных средствах:

• ограничение шума;
• отражение;
• резонансное подавление шумов;
• поглощение.

Ограничивающее устройство – простейший вариант глушителя, применяющийся на некоторых моделях тракторов. Элемент представляет собой сужающуюся трубу, помещенную внутрь металлического бачка. Недостатки изделия очевидны – шум подавляется частично, а мощность двигателя заметно снижается.

Зеркальные элементы ставятся на мотоциклы и скутеры. Принцип работы глушителя следующий: газы из выхлопного колена попадают в отражающую банку, меняют направление движения и выбрасываются наружу. За счет отражения звуковые колебания гасятся и уровень шума снижается. Деталь успешно функционирует с двухтактными моторами, но для автомобиля ее эффективности недостаточно.

Третий способ реализован в автомобильных резонаторах. Внутри стального бачка стоит несколько перегородок, а между ними устроены резонансные камеры, соединенные стальными трубками. Сглаживание шумовых импульсов достигается за счет двух факторов:

1. Газы и звуковые волны несколько раз меняют направление движения, отражаясь от перегородок.
2. Размеры камер и патрубков рассчитаны таким образом, чтобы частота колебаний звука совпадала. Тогда волны гасятся благодаря возникающему резонансу.

Необходимо понимать, что конструкция резонатора не является универсальной для всех машин. Автомобили комплектуются двигателями различной мощности, издающими шумы разной амплитуды и частоты. Звукопоглотитель разрабатывается отдельно под каждую марку и модель автомобиля.

Устройство глушителя автомобиля в разрезе, действующего по принципу поглощения шумов, изображено на схеме.

Как и в резонаторе, здесь устанавливаются перегородки и перемычки в виде трубок. Только в последних выполнено множество отверстий различного диаметра (перфорация), а по бокам уложен негорючий поглощающий материал. Как правило, для данных целей используется базальтовая либо каолиновая вата, спокойно выдерживающая температуру газов 600–700 °С.

Звуковые волны, проходя через соседние патрубки с отверстиями, частично рассеиваются и гасятся за счет наложения друг на друга. Вторая часть колебаний поглощается наполнителем, а третья сглаживается благодаря перегородкам и изменению направления потока.

О прямоточной системе

Любой автомобильный глушитель снижает мощность двигателя, создавая значительное сопротивление на пути потока дымовых газов. Такую цену приходится платить за комфорт и практически беззвучный выхлоп. Но для автомобилистов, занимающихся тюнингом своих «железных коней», существует альтернативный вариант – звукопоглотитель прямоточного типа.

Задача данного элемента – снизить потери мощности, продолжая поглощать звуковые колебания от работы двигателя. Прямоток является компромиссным решением, поскольку в угоду мощности он гасит шум не столь эффективно, как штатные элементы авто. Из чего состоит такой глушитель:

• металлический корпус, оснащенный двумя патрубками;
• внутри находится перфорированная прямая труба, соединяющая входное и выходное отверстие;
• между корпусом и трубой заложен звукопоглощающий материал – каолиновая или базальтовая вата.

Звуки, идущие по прямой трубе с отверстиями, частично поглощаются волокном, но другая часть беспрепятственно проходит наружу, ведь перегородки и резонансные камеры отсутствуют. Поэтому автомобили, оборудованные прямотоком, издают рокочущий звук, особенно при нажатии на педаль акселератора.

Высший уровень тюнинга – комбинированная система выхлопа с заслонкой, управляемой из салона автомобиля. С ее помощью поток газов можно переключать между двумя ветками: на первой стоит обычный эффективный глушитель, а на второй – прямоток. Это позволяет использовать мощь мотора только при необходимости, а в обычных условиях ездить по городу без лишнего «рева» из выхлопной трубы.

Характерные неисправности

Существует одна причина, по которой глушитель автомобиля выходит из строя – длительное воздействие отработанных газов, обладающих высокой температурой. Рано или поздно металлический корпус элемента прогорает, что сопровождается рокотом под днищем автомобиля (оттуда, где расположена неисправная деталь).

Срок службы глушителя сильно зависит от материала, из которого он изготовлен:

• обычный «черный» металл со специальным покрытием;
• нержавеющая сталь.

Более дешевый вариант, сделанный из «черного» металлопроката, способен прогореть через 20–30 тыс. км пробега, в то время как нержавеющий корпус отработает 100 тыс. км и больше. Другое дело, что в течение длительного срока могут выгореть внутренности глушителя и уровень шума заметно повысится.

Неисправности устраняются двумя способами: замена глушителя и ремонт с помощью сварки. В любом случае вам придется посетить автосервис, где после диагностики мастера помогут принять верное решение. Если отверстие свища небольшое, то опытный специалист заварит его прямо на машине. Второй вариант – наложить заплатку из металла, для чего глушитель потребуется снять. Элемент с выгоревшими внутренностями ремонту не подлежит, только замене.