De nombreux passionnés d’automobile ne réalisent même pas à quel point le système d’échappement d’une voiture est important pour un fonctionnement sans problème. Unité de puissance, et ne prêtez pas attention à son entretien, ce qui pourrait entraîner une panne moteur. C'est pour cette raison qu'il convient de se familiariser soigneusement avec le principe de fonctionnement. système d'échappement, son caractéristiques de conception, et sachez en quoi consiste le système d'échappement.

Pendant le fonctionnement du moteur combustion interne Un rôle important est attribué à l'élimination rapide des gaz d'échappement qui commencent à s'accumuler dans la chambre de combustion de la culasse immédiatement après l'allumage. mélange de carburant. Cette tâche est destinée à être accomplie par les systèmes d'échappement, ou comme disent les passionnés d'automobile, les silencieux, qui sont équipés de tous les voitures modernes. Le bon fonctionnement du système d'échappement, visant à éliminer les restes du mélange de carburant usé du moteur, dépend entièrement de l'état de fonctionnement de tous ses composants, qui présentent certaines différences de conception selon le type de moteur.

Le principe de fonctionnement du système d'échappement

Le système d'échappement des automobiles modernes se compose de plusieurs parties, contrairement aux premiers dispositifs, qui avaient la forme d'une soupape mécanique, qui était obligée d'être ouverte manuellement par le conducteur de la voiture. Tous les éléments du système d'échappement, qui sont reliés les uns aux autres à l'aide de boulons de montage via des brides situées à leurs extrémités, sont destinés à :

• échappement de la chambre de combustion du moteur les gaz d'échappement et autres restes imbrûlés du mélange carburé ;
• réduire le bruit émis par le moteur pendant le fonctionnement ;
• réduire la quantité de substances toxiques dans les gaz d'échappement des véhicules ;
• empêcher l'entrée dans la cabine véhicule gaz toxiques.

La conception du système d'échappement du véhicule a un principe de fonctionnement assez simple, qui consiste à évacuer les gaz d'échappement de la chambre de combustion, en les faisant passer par des tuyaux à l'arrière du véhicule, tout en réduisant, en raison de l'étanchéité de l'ensemble de la structure et des connexions à travers brides avec joints résistants à la chaleur, au bruit émis par le moteur.

La réduction de la quantité de substances toxiques dans les gaz d'échappement est obtenue grâce à l'utilisation de pots catalytiques (catalyseurs) dans la conception du système d'échappement, dont les performances sont surveillées par un capteur spécial appelé sonde lambda. Dans le moderne voitures diesel, pour augmenter le respect de l'environnement de l'échappement, les fabricants utilisent filtre à particules, qui est également équipé du système d'échappement diesel.

En conception moteur diesel, ainsi que moderne unité d'essence, on utilise assez souvent un turbocompresseur, qui utilise un mélange d'air d'oxygène et de gaz d'échappement extrait du collecteur d'échappement pour alimenter la chambre de combustion. La quantité de gaz d'échappement entrant dans la turbine est régulée par un capteur situé sur le boîtier du collecteur d'échappement.

Conception de la structure et fonction de ses composants

Les pièces qui composent cette conception ont des charges fonctionnelles différentes et leurs propres désignations, reflétant les étapes de leur travail. Le schéma du système d'échappement lui-même et les noms de ses pièces ressemblent à ceci :

1. tuyau d'échappement;
2. catalyseur ou en d'autres termes pot catalytique ;
3. résonateur ou coupe-flammes ;

Le collecteur d'échappement est un type d'équipement attaché au groupe motopropulseur et est conçu pour recevoir les particules d'échappement et les gaz du mélange de carburant des chambres de combustion de chaque cylindre. Il est principalement constitué d'alliages de céramique, de fonte ou d'acier inoxydable. avec une résistance thermique accrue.

Le pot d'échappement, que les amateurs d'automobile appellent « pantalon », en raison de sa apparence, est conçu pour combiner plusieurs flux de gaz d'échappement en un seul et pour leur déplacement ultérieur vers le convertisseur catalytique (catalyseur). Le tuyau est souvent équipé d'une ondulation, qui amortit les vibrations transmises à l'ensemble de la structure du système d'échappement par le moteur en marche.

Le catalyseur est un nid d'abeilles en céramique dont la surface est recouverte d'une couche d'alliage de platine et d'iridium, ce qui permet aux gaz d'échappement d'entrer en réaction chimique avec eux, entraînant leur séparation en oxygène et oxyde d'azote. L'oxygène libéré dans le catalyseur aide à brûler plus efficacement le reste du mélange carburé, de sorte que seul un mélange azote-dioxyde-carbone est fourni au silencieux. Le fonctionnement du pot catalytique est surveillé par une sonde lambda spéciale, transmettant un signal à l'unité de commande du groupe motopropulseur du véhicule. Un capteur similaire est installé sur le collecteur d'échappement pour analyser les indicateurs de toxicité des gaz d'échappement entrant dans le catalyseur.

Un résonateur ou coupe-flammes est conçu pour réduire la température élevée des gaz d'échappement, ce qui est obtenu grâce à son cellulaire structure interne. Le dernier détail de la conception est le silencieux, dont la tâche est de réduire le bruit d'un moteur en marche grâce à un tuyau perforé à l'intérieur de son boîtier.

Tous les composants du système d'échappement sont reliés les uns aux autres par des brides à l'aide de boulons de fixation et de joints résistants à la chaleur, responsables de l'étanchéité de cette structure, sans lesquels le fonctionnement complet du moteur d'une voiture moderne est impossible.

Dysfonctionnements possibles, méthodes pour les éliminer et options de réglage

La conception du système d'échappement est option idéale pour le réglage de la voiture véhicule à moteur, grâce à la facilité d'installation Composants et la présence d'un large assortiment de pièces diverses. L'option la plus courante pour régler un silencieux consiste à installer un échappement dit à flux direct, lorsque le résonateur est retiré du système.

La plupart dysfonctionnements fréquents système d'échappement sont associés à une perte d'étanchéité des pièces ou de leurs connexions, dont les joints peuvent être fortement usés. Pour remplacement éléments d'étanchéité, doit être acheté trousse de réparation système d'échappement et en dévissant les boulons de fixation, remplacez-les par des neufs.

Les pièces du système d'échappement fabriquées à partir de divers alliages métalliques sont soumises à un échauffement important, à des changements brusques de température et fonctionnent dans des conditions de charges accrues, ce qui les rend susceptibles de forte usure et brûlure des pièces internes. Ces pannes peuvent être déterminées par le bruit fort d'un moteur en marche et un diagnostic visuel du système d'échappement, après quoi la pièce structurelle endommagée doit être soit remplacée par une neuve en cas de défauts internes, soit sa carrosserie doit être réparée à l'aide d'un système électrique/ soudage au gaz.

DANS voitures modernes le fonctionnement du groupe motopropulseur est contrôlé par une unité de commande, qui reçoit certains signaux de nombreux capteurs situés sur toutes ses unités structurelles. La conception du système d'échappement contient un capteur appelé sonde lambda, qui mesure la quantité de substances toxiques dans les gaz d'échappement. Seul un support de diagnostic peut détecter son dysfonctionnement ou son mauvais fonctionnement, après quoi le capteur doit être remplacé.

03 Mar

De quoi est composé un silencieux dans une voiture ?

Dans cet article, nous examinerons le sujet du silencieux dans une voiture, son objectif et sa conception. Tous les conducteurs comprennent sûrement que la recette d'un fonctionnement silencieux ou silencieux du moteur réside précisément dans la qualité et la méthode de mise en œuvre du silencieux dans une voiture. Mais comment tout cela fonctionne et quoi d'autre fonctions supplémentaires réalise un silencieux de voiture dont nous parlerons ci-dessous.

Silencieux dans une voiture: dispositif et objectif

Quelle est la fonction principale d'un silencieux ? Il élimine les gaz d'échappement d'un moteur de voiture et réduit en même temps le bruit du moteur et le bruit des gaz d'échappement grâce à la conversion de l'énergie sonore en chaleur.

Dispositif de silencieux de voiture

La conception de tous les silencieux est à peu près similaire et comprend les éléments requis :

• Expansion et contraction des flux de gaz d'échappement, appelée étranglement, qui modifient à la fois la vitesse des gaz de sortie et la fréquence des ondes sonores.
• La superposition d'ondes sonores les unes sur les autres, ce qui modifie leur amplitude - interférence
• Absorption et dispersion des ondes sonores - l'énergie sonore est convertie en chaleur, ce qui entraîne une réduction très significative du bruit des gaz d'échappement
• La modification répétée du flux de gaz d'échappement, appelée labyrinthe, sert également à réduire le taux de sortie des gaz, leur énergie et leur conversion en énergie thermique.

Vue en coupe du silencieux

Voyons une coupe transversale du dispositif de silencieux de voiture sur cette photo,

Nous voyons ici les éléments requis d'un silencieux ou, pour ainsi dire, en quoi consiste un silencieux de voiture :

1. Collecteur d'échappement (communément appelé pantalon ou araignée pour sa similitude de conception)
   
2. Pare-flammes ou résonateur
   
3. Tuyaux de raccordement entre les chambres du silencieux
   
4. Cadre principal du silencieux
   
5. Et le pot d'échappement lui-même
   

• Le collecteur d'échappement est constitué de tuyaux directement fixés aux bornes du moteur pour aspirer activement les gaz d'échappement directement des cylindres du véhicule, de sorte que les températures à la jonction du collecteur et du moteur peuvent atteindre des valeurs de 1000 degrés Celsius.
• Par conséquent, les exigences relatives au collecteur d'échappement sont toujours élevées : la stabilité thermique requise du matériau et la résistance aux charges mécaniques, c'est pourquoi le collecteur est souvent en fonte ou en acier résistant à la chaleur.
• Le résonateur du silencieux est généralement un tuyau percé de trous de différents diamètres, qui est situé dans une chambre fermée en raison de l'expansion et de la libération de gaz à travers les trous de ce tuyau et ils résonnent, amortissant essentiellement les vibrations et modifiant le circuit oscillatoire. de l'onde sonore
• Le silencieux principal ressemble essentiellement à un appartement à plusieurs pièces, seules les pièces n'y sont pas reliées par des portes ou des tuyaux creux, et parfois, pour entrer dans une autre pièce, les gaz d'échappement doivent traverser plusieurs fois les tuyaux des autres pièces. - ceci est fait pour éteindre l'énergie du gaz et la convertir en énergie thermique, à cause de cette conversion d'énergie l'onde sonore diminue

Eh bien, je pense que nous avons répondu à la question du silencieux dans une voiture, de son objectif et de sa structure, et maintenant vous avez au moins une idée de sa structure.

Réparation de silencieux de voiture

En règle générale, un Hyundai Santa Fe ou toute autre voiture se résume à souder des trous pourris dans le silencieux principal, en règle générale, seuls les passionnés acharnés s'engagent à digérer les pièces internes. Et cela ne sert à rien de trop cuire l’intérieur d’un vieux silencieux en tant que tel. Parce que le métal est déjà fatigué du bruit et des températures et est devenu pour ainsi dire friable et pourri, il est donc plus facile d’acheter un nouveau silencieux. Mais là, chacun regarde, bien sûr, en fonction de ses capacités financières et de son humeur.

Voici une autre photo d'un schéma d'un silencieux de voiture, pour ainsi dire, pour être complet, deux types de silencieux sont clairement visibles ici : un silencieux ordinaire et un silencieux à flux direct, comme vous l'avez compris, dans un silencieux à flux direct , de par sa conception, le son sera beaucoup plus fort, car il ne dispose pas de chambres d'insonorisation

Insonorisation à faire soi-même d'un silencieux de voiture

Il n'y a pas de consensus parmi les conducteurs concernant l'isolation phonique du silencieux, et cela est compréhensible ; comme on dit, c'est une arme à double tranchant ; d'une part, l'isolation phonique du silencieux réduira le niveau de vibrations sonores, mais par contre cela créera une surchauffe de toutes les pièces du silencieux.

Fondamentalement, pour insonoriser le silencieux, des matériaux tels que le tissu en amiante ou des matériaux plus modernes résistants à la chaleur et aux vibrations sont utilisés.

L'isolation phonique elle-même se résume généralement à envelopper toutes les parties du silencieux avec ce matériau résistant à la chaleur et insonorisant.

Certains artisans enveloppent même le collecteur d'échappement d'un silencieux de voiture, ce qui soulève également de nombreuses questions, à la fois en surchauffant le collecteur lui-même et en rendant difficile le refroidissement de la partie du moteur à la jonction du collecteur d'échappement avec le moteur. Ici, il convient de peser le pour et le contre d’une telle procédure. Mais le fait qu'il y ait une surchauffe importante de l'ensemble du silencieux en raison de son bruit d'enroulement avec des matériaux isolants est de cent pour cent.

Comment peindre un silencieux de voiture

Parfois, certains propriétaires de voitures se demandent comment peindre un silencieux de voiture, cela est généralement dû à deux raisons.

1. L'envie de cacher la rouille sur le silencieux
2. Offrez du beau look élégant voiture

Dans tous les cas, la peinture pour ce type de travail sera très coûteuse, car la principale exigence d'une telle peinture sera une grande résistance à la chaleur et la capacité de résister à de grands changements de température.
et même lors de l'achat d'une telle peinture, si elle est utilisée dans une zone collectrice où la température est de 1000 degrés Celsius, il est peu probable que même si elle survit, elle ne change pas de couleur à des températures aussi élevées. Par conséquent, l'idée même de peindre le silencieux a sa place, mais comme on dit, c'est à votre discrétion.

Afin de lutter contre le bruit d'un coup de feu, il serait logique de comprendre quelle est la source du son lorsqu'un coup de feu est tiré. Il existe plusieurs sources de ce type :

1) Le bruit du mécanisme de l'arme qui tire, le percuteur frappant l'amorce, le cliquetis du verrou, etc. Par une nuit calme dans un espace ouvert, le bruit de l'impact des pièces métalliques du mécanisme AK est clairement audible jusqu'à une distance de 50 m. C'est pourquoi, lorsqu'un tir absolument silencieux est requis, ils utilisent des armes à un coup.

2) Le son créé par l'air dans le canon avant le tir, et déplacé par la balle et les gaz de poudre ; le son créé par l'expansion (d'une pression d'environ 200 kg/cm 2 à la pression atmosphérique habituelle de 1,9 kg/cm 2) et le refroidissement (de plusieurs centaines de degrés à la température de l'air) des gaz en poudre au moment de la sortie du canon, et ces gaz suivent pour la plupart la balle, mais certains d'entre eux pénètrent encore dans l'espace entre le canon et la balle et se trouvent donc devant la balle. C'est précisément cette cause du bruit qu'un silencieux permet de combattre.

3) Onde de choc acoustique qui se forme derrière une balle si elle dépasse la vitesse du son (~330 m/s). Cela est dû au fait qu'une balle, traversant l'air, y crée des vagues, semblables à celles qui apparaissent sur l'eau lorsqu'un bateau flotte ; le volume de ces ondes n'est pas grand si elles se déplacent plus vite qu'une balle ; cependant, si la balle se déplace plus vite, elle semble accumuler l'énergie de la vague qui la suit, et donc à l'oreille humaine, elle est perçue comme un coup, quelque chose comme le tonnerre dans un orage. La seule façon de se débarrasser de cette cause de bruit est de réduire la vitesse de la balle, ce qui peut être obtenu en utilisant des cartouches spéciales avec une charge de poudre plus petite ou en raccourcissant le canon de l'arme.

4) Le bruit d'une balle frappant une cible.

Maintenant que l'on connaît les raisons du bruit d'un tir, on peut considérer le principe de fonctionnement d'un silencieux. La tâche principale du silencieux est de réduire la pression et la température des gaz en poudre. Afin de réduire la pression, il est nécessaire que les gaz aient la possibilité de se dilater avant d'entrer en contact avec l'air atmosphérique. Les chambres du silencieux servent précisément à cet effet. Les gaz en poudre qui s'échappent du canon après celui-ci perdent constamment de l'énergie dans chacune de ces chambres d'expansion et de refroidissement. Il est clair qu'à mesure que le nombre de chambres augmente, la différence de pression entre les gaz d'échappement et l'air extérieur diminue et, par conséquent, le son s'affaiblit. Cependant, ces arguments ne sont vrais qu’en ce qui concerne les gaz qui suivent la balle. Et comme cela a été dit, certains gaz sont en avance sur lui. Le diamètre des impacts de balle dans les cloisons étant supérieur à son propre diamètre, cette partie s'écoule toujours du silencieux à une vitesse supersonique, créant une onde de choc balistique. Pour couper et ralentir les gaz supersoniques, au lieu de diaphragmes percés, ils utilisent, par exemple, des membranes en matériau élastique avec des fentes qui laissent passer une balle et se referment, ou ils utilisent des joints aveugles - des joints.

le plus simple silencieux fait maison- régulier bouteille en plastique, collé au canon avec du ruban électrique. Au moment du tir, tous les gaz en poudre seront dans la bouteille et la balle, ayant percé le fond, s'envolera. Malgré son encombrement et sa précision de tir réduite, un tel silencieux ne rend pas le son d'un tir d'une cartouche de petit calibre plus fort que le crépitement d'une règle en plastique cassée.

Il existe de nombreux modèles différents de suppresseurs qui utilisent différentes astuces pour réduire la température et la pression des gaz en poudre. Par exemple, le légendaire « Bramit » dans la version « à trois règles » était un cylindre d'un diamètre de 32 mm et d'une longueur de 140 mm, divisé intérieurement en deux chambres, dont chacune se termine par un joint - un joint cylindrique fabriqué en caoutchouc souple de 15 mm d'épaisseur. La première chambre contient un dispositif de coupure. Deux trous d'un diamètre d'environ 1 mm chacun ont été percés dans les parois des chambres pour purger les gaz de poudre. Lorsqu'elle est tirée, la balle perce tour à tour les deux volets et sort de l'appareil. Les gaz en poudre, se dilatant dans la première chambre, perdent de la pression et sont lentement évacués par les trous latéraux vers l'extérieur. Une partie des gaz en poudre qui ont traversé le premier sceau avec la balle se dilate de la même manière dans la deuxième chambre. En conséquence, le bruit du tir est éteint. Un silencieux similaire avec un grand nombre de chambres a été développé pour le revolver Nagan du modèle 1895.

Un exemple assez typique de silencieux moderne est le PBS domestique, c'est-à-dire le « Silent Firing Device », qui est vissé sur la bouche du canon d'un fusil d'assaut AKM ou AK-47. À une certaine distance devant la bouche se trouve une épaisse rondelle en caoutchouc. Les gaz qui avancent sont retenus par celui-ci et sont dirigés par des canaux spéciaux vers la chambre d'expansion, d'où ils s'écoulent doucement dans l'air. Lorsque la balle perce la rondelle, la plupart des gaz la suivent ; mais, après avoir traversé successivement plusieurs chambres d'expansion, ces gaz s'échappent dans l'atmosphère en ayant perdu une partie importante de leur énergie. PBS réduit le volume de 20 fois. Par conséquent, un tir d'un AKM est pratiquement inaudible même à une distance de 200 M. La capacité de survie du PBS sans remplacer la rondelle peut atteindre 200 tirs, ce qui est tout à fait acceptable pour une arme spéciale. L'inconvénient de cette conception est le vieillissement du caoutchouc et, après tout, les bouchons de rechange vieillissent également - même sans être utilisés dans le silencieux. Actuellement, il existe d’innombrables options pour les appareils multi-caméras. Voici la conception de l'un des silencieux étrangers pour un fusil d'assaut Kalachnikov -

Mais parallèlement à l'augmentation du nombre de caméras et à la complexité de leur configuration, l'amélioration des conceptions se fait de diverses manières. Le corps volumineux du silencieux recouvre souvent les dispositifs de visée conventionnels, il est donc placé de manière excentrique - l'axe du dispositif est nettement inférieur à l'axe du canon. Mais, bien entendu, le canal de passage de la balle doit être strictement coaxial au canon, car même s'il touche légèrement les cloisons internes, la précision du tir est fortement réduite. Et le desserrage du point de fixation du corps de l'appareil sur l'arme peut généralement conduire à un tir à travers sa paroi avant...

Les cloisons plates des chambres d'expansion sont souvent remplacées par des cloisons convexes - en forme de cône ou d'une autre forme, qui dévient le flux de gaz en poudre vers la partie périphérique du silencieux, ce qui l'empêche de dépasser la balle. Le même effet est généré par une cloison hélicoïdale s'étendant sur toute la longueur de l'appareil.

Parfois, les chambres d'expansion sont partiellement remplies d'un matériau absorbant la chaleur - un fin treillis d'aluminium ou simplement des copeaux ou du fil de cuivre. En les chauffant, les gaz se refroidissent plus activement. Mais ces charges sont difficiles à nettoyer des dépôts de poudre et doivent être changées périodiquement. L'efficacité de l'amortissement est également affectée par le matériau des cloisons elles-mêmes : par exemple, le remplacement de l'acier par de l'aluminium, plus conducteur thermique, permet une réduction notable du volume. Cependant, avec des tirs fréquents avec un tel silencieux, à mesure que la pression dans les chambres augmente et que l'absorbeur de chaleur chauffe, les performances de l'appareil diminuent fortement ; si vous tirez une douzaine de coups d'affilée, l'arme « silencieuse » se transforme en l'arme la plus ordinaire. Par conséquent, il est recommandé de tirer par coups uniques et avec de longues pauses pour permettre à l'ensemble de la structure de refroidir.

Parfois, pour améliorer les performances du silencieux, celui-ci est pré-humidifié avec de l'eau. Une seule cuillère à soupe suffit. Dans ce cas, le silencieux est refroidi grâce à l'évaporation de l'eau (principe de fonctionnement du fréon dans un réfrigérateur). De plus, l'ajout d'eau dans le silencieux modifie légèrement le son du tir, d'un « dyn » métallique à un « bronzage » plus sourd. Il y a généralement suffisamment d’eau pour 10 à 20 shots.

L'efficacité du silencieux est également augmentée grâce à des calculs complexes et minutieux de la dynamique interne des gaz. Par exemple, grâce à l'utilisation de cloisons profilées d'un certain profil, des contre-courants et des turbulences turbulentes de gaz sont créés dans les chambres. En conséquence, ses molécules, entrant en collision à plusieurs reprises dans des directions différentes, s’éteignent mutuellement.

Des conceptions originales ont été développées pour permettre la réflexion du flux de gaz depuis la surface intérieure de la paroi avant du silencieux. Après cela, l'énergie des gaz diminue en raison de la réflexion multiple et du contre-amortissement des ondes de choc à l'intérieur du boîtier. De tels appareils peuvent également être multi-chambres.

Un appareil très exotique a également été inventé, qui semble ridiculement primitif en apparence : juste un cône-diffuseur de bouche enfermé dans un tube aux extrémités ouvertes. Mais une réduction sonore très significative est ici assurée par un calcul magistral de l'interférence des ondes de choc à l'intérieur du cône, et surtout, par une méthode étonnamment ingénieuse de refroidissement des gaz de la poudre. Sortant du cône, ils éjectent intensément l'air extérieur, comme s'ils l'aspiraient instantanément hors du volume interne du tube, provoquant une forte baisse de sa pression et de sa température. Et les gaz, se mélangeant à cet air froid raréfié, perdent immédiatement de l'énergie. Donc, probablement, un coup de feu aurait retenti quelque part à une hauteur de vingt kilomètres...

Le silencieux de bouche le plus simple 1 – membrane en caoutchouc avec fente 2 – chambre d'expansion 3 – écrou de connexion	Silencieux avec réflecteur 1 – réflecteur parabolique 2 – corps 3 – écrou 4 – le coffre
Silencieux multi-chambres 1 – caméra 2 – partition	Silencieux excentrique double chambre 1 – caméra 2 – partition
Silencieux avec élimination préalable des gaz en poudre de l'alésage du canon 1 – trou dans le canon avec canal de retour 2 – partie avant multi-chambres du silencieux 3 – agrandissement caméra arrière	Silencieux avec joint 1 – douille d'espacement 2 – joint en caoutchouc (ébonite) 3 – chambre d'expansion
Silencieux multi-chambres avec remplissage absorbant la chaleur 1 – écrou 2 – grillage

La conception du silencieux, malgré le travail apparemment remarquable qu'il accomplit pour supprimer un bruit aussi fort du moteur, est en réalité assez simple : à l'intérieur du silencieux, vous trouverez un ensemble de tubes d'une simplicité trompeuse avec des trous percés. Ces tubes, ainsi que les chambres spéciales, sont en fait conçus comme un instrument de musique finement réglé, qui aujourd'hui non seulement étouffe le moteur, mais crée également un son spécial agréable aux oreilles de nombreux passionnés d'automobile, en particulier lorsqu'il est utilisé sur des voitures de sport.

Vue en coupe du silencieux

Ainsi, les silencieux sont conçus pour réfléchir les ondes sonores produites par le moteur de telle manière qu'elles (les ondes) se suppriment partiellement. Les silencieux utilisent une technologie assez subtile pour supprimer ce bruit. Alors, comment fonctionne un silencieux ? Voyons cela ! Mais nous devons d’abord en savoir un peu plus sur la physique du son.

L'emplacement du silencieux dans la voiture par rapport à l'ensemble du système d'échappement

À propos du son

Les ondes sonores sont formées d'impulsions alternées de niveaux élevés et basse pression air dans les cylindres du moteur. Ces impulsions se propagent dans l’air à la vitesse du son. Ces impulsions sont créées dans le moteur lorsque le La soupape d'échappement, et le mélange explosé de carburant et d'air à un niveau élevé pénètre soudainement dans le système d'échappement. Les molécules de ce gaz entrent en collision avec des molécules du tuyau qui sont à plus basse pression. Celles-ci, à leur tour, entrent en collision avec des molécules situées plus loin dans le tuyau, ce qui produit ce son. Ainsi, l’onde sonore descend dans le système d’échappement (ou plutôt d’avant en arrière) beaucoup plus rapidement que les gaz d’échappement n’en sortent.

Lorsque ces impulsions de pression atteignent votre oreille, elles impactent le tympan et le font vibrer. Et votre cerveau interprète ce mouvement de la membrane comme un son. Deux caractéristiques principales d’une onde déterminent la façon dont nous percevons ce son :

1. Fréquence des ondes sonores - plus haute fréquence les vagues signifient simplement que la pression atmosphérique fluctue plus rapidement. Plus le moteur tourne vite, plus le son est aigu (pensez au vrombissement des voitures de Formule 1 ou des voitures qui passent). grande vitesse motos de sport). Les vibrations plus lentes sonnent plus bas (le son le plus caractéristique est produit par des moteurs tels que les moteurs de moto Harley Davidson au ralenti ou à bas régime).
2. Le niveau de pression atmosphérique – l’amplitude de l’onde – détermine l’intensité du son. Les ondes sonores avec de plus grandes amplitudes de mouvement de nos tympans ont une plus grande pression, et nous enregistrons cette sensation comme un plus grand volume de bruit.

Mais il s'avère que vous pouvez en combiner deux ou plus les ondes sonores ensemble et obtenez (!) moins de son. Voyons comment cela fonctionne en prenant comme exemple un silencieux !

La principale caractéristique de notre perception des ondes sonores est que le bruit qui en résulte dans notre oreille est en réalité la somme de toutes les ondes sonores qui atteignent le tympan en une unité de temps. Si vous écoutez une chanson de Metallica, par exemple, vous pouvez entendre une batterie et trois guitares jouer simultanément comme une seule musique combinée, mais si vous écoutez une telle chanson, vous pouvez entendre plusieurs sources sonores différentes (sauf si vous pouvez distinguer le différence entre jouer de la batterie et de la guitare basse) - les ondes de pression sonore, lorsqu'elles atteignent le tympan, s'additionnent, de sorte que votre tympan ne ressent qu'une seule pression à un moment donné.

Et maintenant la partie pratique du dispositif silencieux en termes de suppression du bruit : le fait est qu'il est possible de produire une onde sonore directement opposée à une autre onde identique, et c'est précisément la base de la réduction du bruit - deux ondes identiques simplement soit s'amortissent, soit forment une onde avec une amplitude deux fois supérieure. Jetez un œil à l’animation ci-dessous. La vague venant d’en haut et la vague du milieu sont des tons purement identiques. Si ces deux ondes sont à l’unisson – c’est-à-dire si elles se superposent à la même fréquence – alors elles forment une seule onde, mais avec une amplitude deux fois supérieure. En science, cela s’appelle une interférence constructive. Mais, s'ils se chevauchent dans des phases opposées, lorsque le point le plus bas de l'amplitude de la première onde à un moment donné coïncide avec le point le plus élevé de l'amplitude de la deuxième vague, alors ils se suppriment simplement jusqu'à un son nul. . Et cela s’appelle déjà une interférence destructrice. Lorsque la première vague atteint son pression maximale, la deuxième vague atteint son minimum. Si ces deux ondes frappent le tympan en même temps, vous n’entendrez rien, car ces deux ondes s’annulent toujours.

Comment fonctionne le silencieux de l’intérieur ?

Un silencieux est essentiellement un ensemble de tuyaux. Ces tubes sont conçus pour créer des réflexions d’ondes sonores qui interfèrent les unes avec les autres et finissent par s’annuler.

Les gaz d'échappement et les ondes sonores qui les accompagnent (bien que, comme nous le savons déjà, beaucoup plus tôt) pénètrent dans le silencieux par le tuyau d'échappement central. Ils rebondissent sur la paroi arrière du silencieux et se reflètent à travers le trou situé dans la partie principale du silencieux. Ils passent ensuite par une série de trous dans une autre chambre, où ils s'éteignent à nouveau et sortent par le tube final, sortant du silencieux.

La deuxième chambre s'appelle résonateur, qui est relié à la première chambre par un trou. Le résonateur contient un certain volume d'air et a une certaine longueur, qui est calculée avec une précision pédante pour obtenir une longueur d'onde capable de compenser une certaine fréquence sonore. Comment cela peut-il arriver? Regardons de plus près le silencieux...

Résonateur

Lorsque l'onde pénètre dans le silencieux, une partie continue de pénétrer dans la deuxième chambre à travers le trou et l'autre partie est réfléchie. L'onde se propage dans la deuxième chambre, frappe la paroi arrière du silencieux, s'y réfléchit et ressort par le même trou. La longueur de cette deuxième chambre est calculée de telle sorte que cette onde ne quitte le résonateur qu'après que l'onde suivante soit réfléchie par dehors deuxième caméra ( à l'intérieur première caméra). Idéalement partie de l’onde sonore haute pression, qui sortait de la deuxième chambre, sera annulée par une partie de l'onde de basse pression, qui était réfléchie depuis l'extérieur de la paroi de la deuxième chambre, et ce sont ces deux ondes qui s'équilibreront.

L'animation ci-dessous montre le fonctionnement du résonateur dans une version simplifiée du silencieux :

En réalité, le son provenant d'un moteur est un mélange de différentes fréquences sonores, et comme bon nombre de ces fréquences dépendent du régime moteur, le son n'est presque jamais inclus dans les bonnes plages de fréquences pour l'amortir parfaitement. Le résonateur est conçu pour fonctionner dans la meilleure plage de fréquences où le moteur fait le plus de bruit, mais même si la fréquence est différente, il produira toujours une quantité importante d'interférences destructrices.

Certaines voitures, en particulier les voitures de luxe où le fonctionnement silencieux est un élément clé, ont un autre composant dans l'échappement qui ressemble à un silencieux mais est appelé résonateur. Cet appareil fonctionne comme un résonateur de chambre dans un silencieux - les dimensions sont calculées pour que les ondes étouffées produisent alors un certain « beau » son à la sortie afin de surprendre et de ravir les autres et, en fait, les personnes dans l'habitacle de ces voitures .

Il existe d’autres fonctionnalités à l’intérieur du silencieux qui l’aident à réduire les niveaux sonores de différentes manières. Le corps du silencieux est généralement constitué de trois couches : deux fines couches de métal et une couche plus épaisse légèrement isolée entre elles. Cela permet au silencieux d'absorber une partie des impulsions de pression. De plus, les tuyaux d'entrée et de sortie menant à la chambre principale sont perforés de trous. Cela permet à des milliers de minuscules impulsions de pression d'être amorties dans la chambre principale, se « mangeant » les unes les autres dans une certaine mesure en plus de l'absorption dans le silencieux.

Inconvénients du silencieux et des autres types de silencieux

L'un des inconvénients importants d'un silencieux est sa résistance à la pression que le moteur exerce sur lui - cette caractéristique est appelée contre-pression. En raison de tous les plis et trous dans le silencieux, les gaz d'échappement doivent parcourir un long chemin pour finalement sortir dans l'atmosphère environnante. Les silencieux décrits ci-dessus produisent une contre-pression assez élevée, ce qui enlève un peu de puissance au moteur, car un robinet de cylindre ouvert laisse s'échapper le carburant brûlé, et ce carburant sort suite à une explosion dans les cylindres voisins, comme on se souvient de l'article. sur le fonctionnement du moteur.

Il existe d’autres types de silencieux qui peuvent réduire la contre-pression. Un de ces types est parfois appelé " double vitrage", utilise uniquement l'absorption, pas la réflexion, pour réduire le son. Dans un tel silencieux, le tuyau d'échappement est directement relié au tuyau d'échappement d'entrée, qui est perforé de trous. Une couche d'isolation en verre est appliquée autour de ce tuyau, qui absorbe une partie des impulsions de pression. L'isolation est entourée d'une couche d'acier.

Dispositif silencieux - "unité de verre"

De tels silencieux présentent également un inconvénient important : ils produisent beaucoup moins de contre-pression, ce qui ne « consomme » que légèrement la puissance de la voiture, mais ils ne réduisent pas le niveau sonore aussi bien que les silencieux conventionnels.

30 août 2017

Tout en conduisant vilebrequin Le moteur de la voiture fait entre 1,5 et 5 à 7 000 tours par minute. En conséquence, 25 à 120 éclairs et micro-explosions de carburant se produisent dans les cylindres chaque seconde. En conséquence, l'énergie de poussée du piston, les gaz d'échappement et de puissantes ondes sonores sont libérés. Pour supprimer les grondements et les bruits forts tuyau d'échappement causant des désagréments au conducteur et aux autres, un dispositif insonorisant a été inventé - un silencieux. Comme il ne dure pas éternellement, il sera utile aux passionnés d'automobile de savoir comment est construit cet élément et s'il peut être réparé en cas de dysfonctionnement.

Où se trouve l’élément et à quoi ressemble-t-il ?

La principale source de bruit provient des chambres de combustion d’un moteur en marche. Les ondes sonores qui y sont générées ne peuvent pas pénétrer à travers les parois métalliques solides et ont tendance à sortir par le chemin de moindre résistance - à travers le tuyau d'échappement avec les gaz d'échappement. Là, un silencieux est installé sous la forme d'un fût métallique de forme ronde ou ovale.

Le schéma de fonctionnement d'un système d'échappement de voiture ressemble à ceci :

1. Une ondulation isolant les vibrations est d'abord installée derrière le collecteur d'échappement. Sa tâche est d'atténuer les vibrations transmises au tuyau par le moteur.
2. Après avoir traversé l'ondulation, la fumée et les ondes sonores pénètrent dans le convertisseur catalytique. Sa tâche est de brûler les gaz inflammables restants afin de ne pas les rejeter dans l'atmosphère. À l’intérieur de la pièce se trouvent de petits nids d’abeilles en céramique qui absorbent et dispersent partiellement le son.
3. Après le neutralisant, les gaz d’échappement passent dans le réservoir du résonateur. C'est la première étape de réduction du bruit.
4. Le dernier de la chaîne est un silencieux, qui amortit enfin les vibrations sonores.

En fait, un résonateur est aussi un silencieux ; vous apprendrez sa structure et son principe de fonctionnement dans la section suivante.

Le réservoir résonateur se trouve toujours le long de l'axe de la voiture et le silencieux peut être installé transversalement (à l'arrière de la voiture). Il existe des options lorsque les deux éléments sont combinés dans un seul boîtier afin de gagner de la place. Sur les véhicules avec Moteurs en V Pour une puissance élevée, un système d'échappement distribué à 2 tuyaux est installé. En conséquence, le nombre de toutes les pièces double.

Conception et principe de fonctionnement

Il existe 4 façons de supprimer les impulsions sonores puissantes mises en œuvre sur différents véhicules :

• limitation du bruit;
• réflexion;
• suppression du bruit de résonance ;
• absorption.

Un dispositif limiteur est la version la plus simple d'un silencieux, utilisée sur certains modèles de tracteurs. L'élément est un tuyau effilé placé à l'intérieur d'un réservoir métallique. Les inconvénients du produit sont évidents : le bruit est partiellement supprimé et la puissance du moteur est sensiblement réduite.

Des éléments de rétroviseurs sont installés sur les motos et les scooters. Le principe de fonctionnement du silencieux est le suivant : les gaz du coude d'échappement pénètrent dans le bidon réfléchissant, changent le sens du mouvement et sont rejetés. Grâce à la réflexion, les vibrations sonores sont amorties et le niveau sonore est réduit. La pièce fonctionne avec succès avec moteurs à deux temps, mais son efficacité n'est pas suffisante pour une voiture.

La troisième méthode est mise en œuvre dans les résonateurs automobiles. À l'intérieur du réservoir en acier, il y a plusieurs cloisons et entre elles se trouvent des chambres de résonance reliées par des tubes en acier. Le lissage des impulsions de bruit est obtenu grâce à deux facteurs :

1. Les gaz et les ondes sonores changent plusieurs fois de direction et se reflètent sur les cloisons.
2. Les dimensions des chambres et des tuyaux sont conçues de manière à ce que la fréquence des vibrations sonores coïncide. Ensuite, les ondes sont amorties en raison de la résonance qui en résulte.

Il faut comprendre que la conception du résonateur n'est pas universelle pour toutes les machines. Les voitures sont équipées de moteurs puissance différenteémettant des bruits de différentes amplitudes et fréquences. L'absorbeur de bruit est développé séparément pour chaque marque et modèle de voiture.

Une coupe transversale d'un silencieux de voiture fonctionnant sur le principe de l'absorption du bruit est représentée dans le schéma.

Comme dans le résonateur, des cloisons et des cavaliers en forme de tubes sont installés ici. Ce n'est que dans ce dernier que de nombreux trous de différents diamètres (perforation) sont pratiqués et un matériau absorbant ininflammable est posé sur les côtés. En règle générale, on utilise à ces fins de la laine de basalte ou de kaolin, qui peut facilement résister à des températures de gaz de 600 à 700 °C.

Les ondes sonores, passant à travers des tuyaux adjacents percés de trous, sont partiellement dispersées et amorties en se chevauchant. La deuxième partie des vibrations est absorbée par le filler, et la troisième est lissée grâce aux cloisons et au changement de sens d'écoulement.

À propos du système à flux direct

Tout silencieux de voiture réduit la puissance du moteur en créant une résistance importante au flux des gaz de combustion. C’est le prix à payer pour un confort et un échappement quasiment silencieux. Mais pour les automobilistes impliqués dans le réglage de leur « chevaux de fer", il existe une option alternative - un absorbeur de bruit à flux direct.

La tâche de cet élément est de réduire les pertes de puissance tout en continuant à absorber les vibrations sonores liées au fonctionnement du moteur. Le flux vers l'avant est une solution de compromis car, pour des raisons de puissance, il n'amortit pas le bruit aussi efficacement que les éléments de voiture standard. De quoi est composé ce silencieux :

• corps métallique équipé de deux tuyaux ;
• à l'intérieur se trouve un tuyau droit perforé reliant l'entrée et la sortie ;
• Entre le corps et le tuyau se trouve un matériau insonorisant - du kaolin ou de la laine de basalte.

Les sons traversant un tuyau droit percé de trous sont partiellement absorbés par la fibre, mais l'autre partie s'échappe sans entrave, car il n'y a pas de cloisons ni de chambres de résonance. Par conséquent, les voitures équipées d'un flux vers l'avant émettent un grondement, surtout lorsque vous appuyez sur la pédale d'accélérateur.

Le plus haut niveau de réglage – système combinééchappement avec amortisseur commandé depuis l'intérieur de la voiture. Avec son aide, le flux de gaz peut être commuté entre deux branches : la première a un silencieux efficace conventionnel et la seconde a un flux vers l'avant. Cela vous permet d'utiliser la puissance du moteur uniquement lorsque cela est nécessaire et, dans des conditions normales, de circuler en ville sans « rugissement » inutile du pot d'échappement.

Défauts typiques

Il y a une raison pour laquelle le silencieux d'une voiture tombe en panne : une exposition prolongée aux gaz d'échappement qui ont haute température. Tôt ou tard, le corps métallique de l'élément grille, ce qui s'accompagne d'un grondement sous le bas de la voiture (d'où se trouve la pièce défectueuse).

La durée de vie d'un silencieux dépend fortement du matériau dans lequel il est fabriqué :

• métal « noir » ordinaire avec un revêtement spécial ;
• acier inoxydable.

Une option moins chère, fabriquée à partir de métal laminé « noir », peut brûler après 20 à 30 000 km, tandis qu'une carrosserie en acier inoxydable durera 100 000 km ou plus. Une autre chose est que pendant long terme L'intérieur du silencieux peut griller et le niveau sonore augmentera sensiblement.

Les dysfonctionnements peuvent être éliminés de deux manières : en remplaçant le silencieux et en réparant par soudage. Dans tous les cas, vous devrez vous rendre dans un centre de service automobile où, après diagnostic, les techniciens vous aideront à prendre la bonne décision. Si l'ouverture de la fistule est petite, un spécialiste expérimenté la soudera directement sur la machine. La deuxième option consiste à appliquer un patch métallique pour lequel le silencieux devra être retiré. Un élément dont les composants internes sont grillés ne peut pas être réparé, mais seulement remplacé.