Глушитель автомобиля. Что там внутри?
Глушитель является важным конструктивным элементом выпускной системы, 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:
☑ 1: Устройство глушителя:
1: корпус;
2: теплоизоляция;
3: глухая перегородка;
4: перфорированная труба;
5: дроссель
• 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.
6. передняя перфорированная труба;
7. впускной патрубок;
8. средняя перегородка;
9. выпускной патрубок;
10. передняя перегородка;
11. задняя перфорированная труба;
12. задняя перегородка;
13. корпус
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.
1: звукопоглощающий материал;
2: корпус;
3: прямоточный выпускной патрубок;
4: стальня сетка;
5: перфорированная труба;
6: цельносварные стыки
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.
☑ Устройство основного глушителя
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).
☑ Устройство прямоточного глушителя
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).
Устройство глушителя автомобиля
Если бы не созданный французской компанией Panhar-Levassor первый в мире глушитель, то возможно сегодня бензиновых автомобилей не было бы. Выхлопная система позволила «успокоить» ДВС и дать этому мотору «вторую жизнь».
Первоначально глушители выполняли не много функций и считались больше вспомогательной составляющей, нежели важной, как другие агрегаты. Однако с течением времени выхлопные системы начали играть более значительную роль. Сегодня благодаря глушителям удается не только значительно снижать уровень шума от работающего мотора, но и уменьшать температуру выхлопных газов, выводить отработанные газы за пределы авто и уменьшать уровень вредных выбросов в окружающую среду.
Исходя из этого, стоит обратить внимание на строение глушителя, а также на его разновидности.
Основные элементы выхлопной системы
Конструкция выхлопной системы становится более сложной, но с каждой новой моделью машины она включает в себя все те же элементы.
Коллектор
Приемная труба является промежуточным звеном между двигателем машины и нейтрализатором (катализатором). Коллектор отвечает за вывод газов. Так как в этом случае идет очень сильная механическая и температурная нагрузка, которая может доходить до 1000 градусов, то к этой части глушителя предъявляются довольно строгие требования. Поэтому при изготовлении приемной трубы используют только самые лучшие сплавы чугуна и стали.
Также на этой детали иногда устанавливают вибро-компенсатор (гофру), благодаря которому вибрация двигателя гасится и не переходит дальше по выхлопной системе.
Нейтрализатор
В каталитическом нейтрализаторе (или катализаторе) происходит «дожиг» несгоревших остатков топлива и переработка окиси углерода. Этот элемент выхлопной системы представляет собой специальную камеру или бачок, в котором расположен керамический или металлический элемент в виде сот. Благодаря этим сотам газовые смеси очищаются за счет химических реакций.
Сейчас производители начали изготавливать многосекционные нейтрализаторы, отвечающие всем международным стандартам, которые производят обработку большего спектра вредных веществ.
Передний глушитель (резонатор)
Резонатор – по сути, является одной из тех деталей, которые принято называть глушителями. Этот элемент выполняет функцию снижения шума, но никак не очистки выхлопных газов. Когда газы проходят через резонатор, создается много шума. Поэтому внутренняя «начинка» переднего глушителя представляет собой многочисленные решетки и отверстия, которые позволяют снизить скорость вырывающихся газов, а также вибрацию. По большому счету резонатор – это бак с перфорированной трубой.
Передние глушители бывают:
Не стоит путать резонатор с задним глушителем, так как их конструкция сильно отличается.
Задний глушитель
Когда мы говорим «глушитель» то чаще всего в виду имеется именно задняя часть выхлопной системы. Этот элемент производит окончательное поглощение шума, а также осуществляет завершающий вывод газов.
В отличие от резонатора, внутренняя «начинка» заднего глушителя неоднородна. Внутри него установлено несколько камер со специальными наполнителями. Благодаря пористой структуре, системе перегородок и воздуховодам удается не только избавиться от сильного шума, но снизить температуру в системе.
Говоря о снижении шума, нельзя обойти стороной другой тип системы, который снижает повышенный шум в выхлопной трубе.
Прямоточный глушитель
В обычных глушителях в процессе сопротивления отработанным выхлопным газам, теряется часть мощности мотора. Хоть этот расход и незначительный, многие автолюбители ищут способы, как сделать глушитель тише без потери мощностей двигателя. Для этих целей производители разработали специальные прямоточные модели.
Устройство такого глушителя отличается от привычной схемы. В отличие от штатных моделей, в прямоточных агрегатах мощность двигателя не только снижается, но и повышается, за счет использования энергии выходящих газов.
Суть работы «прямотоков» заключается в том, что при выходе газов из коллектора требуется меньшее сопротивление. Благодаря этому мотору не приходится затрачивать лишней энергии, чтобы преодолеть давление. Полученная разница преобразуется в полезную мощность движения.
Сам прямоточный глушитель представляет собой прямую трубу с перфорированной поверхностью. По большому счету она заключена во внешний кожух. Внутри глушителя также есть разделители и камеры, просто их меньше, чем у штатных систем. Благодаря такой конструкции, отработанные выхлопные газы движутся по прямой и не встречают сильного сопротивления. В то же время, благодаря перфорированной поверхности они расширяются и свободно выходят.
Внешний кожух прямоточного глушителя покрыт специальным поглощающим составом, за счет чего газы, находящиеся внутри, не резонируют, а звук мотора не превышает допустимых пределов. Таким образом, уровень шума сводится к минимуму.
Чтобы усилить эффект некоторые автовладельцы используют дополнительные внешние сегменты.
Как еще можно снизить уровень шума глушителя
Также для снижения шума можно установить зеркальный глушитель. Такие модели работают по такому же принципу, как и акустические зеркала. Чаще всего зеркальные глушители можно встретить в выхлопных системах двухтактных моторов мотоциклов и скутеров. Устройство глушителя в этом случае представляет собой выпускное колено и резонаторную банку, в которой отработанные газы «утихомириваются». При этом уровень сопротивления будет значительно ниже, а на мощность двигателя не будет расходоваться. Однако стоит учитывать, что из-за зеркального эффекта температура выхлопной трубы будет повышаться.
Подобный принцип используется в системах автомобилей ВАЗ 2107, Нива, 2115 и многих других.
Помимо этого существуют поглотительные и ограничительные глушители, которые также понижают шум.
В заключении
Конструкция автомобильных глушителей постоянно претерпевает изменения, хоть общий принцип работы и сама конструкция остается неизменной уже много десятков лет. Сегодня это не обычная металлическая «банка» а полноценная система, которая обеспечивает правильную работу двигателя автомобиля. Именно поэтому, если из глушителя начинает идти пар или раздаются хлопки, необходимо незамедлительно производить диагностику и ремонт этого немаловажного узла.
Виды, устройство и принцип работы глушителя автомобиля
Глушитель автомобиля предназначен для снижения уровня шума выхлопных газов в системе выпуска до соответствия с международными стандартами. Он представляет собой металлический корпус, внутри которого выполнены перегородки и камеры, образующие каналы со сложными маршрутами. Когда через последние проходят отработавшие газы, происходит поглощение звуковых колебаний различной частоты и преобразование их в тепловую энергию.
Функции глушителя в системе выпуска
В системе выпуска отработавших газов двигателя глушитель устанавливается после катализатора (для автомобиля, работающего на бензине) или сажевого фильтра (для дизельных моторов). В большинстве случаев их предусматривается два:
На практике устройство глушителя автомобиля обеспечивает следующие приводящие к снижению шума преобразования выхлопа:
Особенности работы и виды глушителей
В современных автомобилях используются два вида глушителей: резонансные и прямоточные. Оба могут устанавливаться в комплексе с резонатором (предварительным глушителем). В некоторых случаях прямоточная конструкция может заменять передний глушитель.
Устройство резонатора
Конструктивно резонатор глушителя, который также называют пламегасителем, представляет собой перфорированную трубу, находящуюся в герметичном корпусе, разделенном на несколько камер. Он состоит из следующих элементов:
Конструкция резонансного глушителя
В отличие от предварительного, главный резонансный глушитель устроен сложнее. Он состоит из нескольких перфорированных труб, установленных в общем корпусе, которые разделены перегородками и находятся на разных осях (см. рис. Глушитель в разрезе):
Таким образом, резонансный глушитель использует все виды преобразования звуковых волн различных частот.
Особенности прямоточного глушителя
Основным недостатком резонансного глушителя является эффект создания противодавления, который возникает в результате перенаправления потока отработавших газов (при его столкновении с перегородками). В связи с этим многие автомобилисты выполняют тюнинг системы выхлопа, устанавливая прямоточный глушитель.
Конструктивно прямоточный глушитель состоит из следующих элементов:
На практике глушитель-прямоток имеет следующий принцип работы: через все камеры проходит одна перфорированная труба. Таким образом, гашение шума путем изменения направления и сечения потока газов отсутствует, а подавление шумов реализуется исключительно благодаря интерференции и поглощению.
За счет беспрепятственного прохождения выхлопа через прямоточный глушитель возникающее противодавление очень мало. Однако на практике большого прироста мощности это не обеспечивает (от 3% до 7%). С другой стороны, у автомобиля появляется характерное для спортивных автомобилей звучание, поскольку присутствующие в нем шумопоглощающие технологии устраняют только высокие частоты.
От того, как работает глушитель, зависит комфорт водителя, пассажиров и пешеходов. Так при длительной эксплуатации повышенный шум может причинять серьезные неудобства. На сегодняшний день установка в конструкции прямоточного глушителя для автомобиля, перемещающегося в городской черте, является административным нарушением, которое грозит штрафами и предписанием о демонтаже устройства. Связано это с превышением норм шума, заданных стандартами.
Как выбрать глушитель
Автомобильный глушитель – важная часть как системы выхлопа, так и дизайна транспортного средства. Глушители призваны подавить акустические шумы, непременно возникающие при отводе отработавших газов. Здесь важно не путать глушитель и весь выпускной тракт. Речь пойдет о последнем элементе этого тракта. Поскольку ассортимент представленных на рынке глушителей очень широк, Avto.pro попытается разобраться с особенностями конструкции этой детали, используемыми материалами и эффективностью конструкций в целом.
Теория гашения звуков
Суть работы глушителя сводится к следующему: звуковые колебания, являющие «продуктом» работы двигателя, двигаясь по камерам, быстро сглаживаются в отверстиях, которыми испещрены внутренние полости глушителя. Из энергии звуковых волн при этом получается тепловая энергия. Фокус в правильном подборе глушителя сводится к тому, чтобы смягчить звуковые колебания каждого из частотных диапазонов.
Основной проблемой выпускного тракта является наличие сопротивления потоку газов. Здесь и кроется главное противоречие: система должна включать в себя максимум элементов, что способствовало бы гашение акустических волн, но и в то же время как можно меньшее количество этих элементов, дабы сопротивление не было слишком велико. В последнем случае двигатель теряет в мощности, поскольку серьезно ухудшается продувка цилиндров.
Что касается практических результатов работы глушителя, то строго индивидуальны: нужно учесть конструкцию элемента, его объем, параметры двигателя (главным образом рабочий объем), частоту вращения коленвала. На практике водителей сильно утомляет низкочастотный бас в 50-300 Гц, которым грешат неправильно подобранные глушители.
Используемые материалы и конструктивные особенности
Сегодня глушители изготавливают из стали определенной марки. Материал может быть следующим:
— Алюмооцинкованная сталь;
— Черная (углеродистая) сталь;
— Нержавеющая сталь;
— Алюминизированная сталь.
На практике большая часть глушителей изготовлена из аллюминизированной и реже алюмооцинкованной стали. Углеродистый материал сам по себе хорош, но имеет сильно ограниченный срок службы – глушитель приходит в полную негодность уже спустя год-два эксплуатации. А вот аллюминизированная деталь служит дольше в 3-4 раза. Даже без покраски такой глушитель имеет высокую защиту от коррозии. Нержавеющие глушители тоже хороши, но не могут похвастать демократичной ценой – они или входят в штатную комплектацию автомобилей премиум-класса, или являются деталью для тюнинга.
По конструктивному исполнению глушители делят на следующие:
— Прямоточные. Их также называют спортивными. Их работа характеризуется существенным снижением сопротивления системы автомобильного выхлопа. Как правило, прямоточные глушители ставят на спортивные автомобили, поскольку они не оказывают большого влияния на мощность ДВС. Серьезный минус: высокая цена. Это детали из нержавеющей стали;
— Резонансные. Иначе называются реактивными. Представляют собой глушители, внутри которых скрыто несколько камер разной длины и одной-двух, реже большего количества перфорированных труб. Суть шумопоглощения сводится к тому, чтобы сложить несколько звуковых волн для их взаимного уничтожения. Такие компоненты выхлопной системы активно использовались в старых отечественных автомобилях;
— Диссипативные. Внутри таких глушителей находится особый звукопоглощающий материал. Звуковая энергия в нем преобразуется в тепловую. Конструкция отличается простотой и надежностью. Эффективность гашения высокочастотного шума очень высока, а низкочастотного – средне-высокая;
— Лабиринтные. В таких глушителях скомпонованы одна-две камеры и раздельные входная и выходная трубы. Газ двигается в глушителе произвольно, причем уровень шума определенной частоты серьезно падает. В целом же такие глушители справляются со своей задачей выше среднего. Но есть и серьезный минус – они создают большое сопротивление потоку газов, вследствие чего мощность автомобиля падает;
— Комбинированные. Конструктивно объединяют в себе диссипативные и резонансные глушители.
Корпус глушителя имеет сложную пространственную форму. Обычно он завальцован, но часто можно видеть и следы сварки. А вот внутренние перегородки, равно как резонаторные трубки, тщательно провариваются. Все элементы изготовлены из стали одной марки. Для сваривания металла используют контактную электросварку. В качестве электродов выступают специальные ролики-вальцы.
По каким критериям выбирают глушители
Цена нового глушителя находится в зависимости от его объема. Соответственно, если водитель хочешь сэкономить, он может взять деталь малого объема. Сэкономить можно также на материалах и конструкции. Вот только результат будет не лучшим: пострадает как шумопоглощение, так и выработка газов. Так что при выборе хорошего глушителя нужно учесть следующее:
— Конструкция и внешний вид. По внешнему виду легко опознать, к примеру, прямоточный глушитель. Наличие же краски говорит об используемом материале – алюминированную сталь не красят;
— Вес. На практике это работает так: чем изделие тяжелее, тем оно будет лучше;
— Качество сборки. Хоть заглянуть внутрь лабиринтного глушителя нет возможности, некоторые особенности сборки бросаются в глаза сразу. Обратите внимание на сварочные швы. Если на глушители видны складки металла, то его лучше не брать.
Вам стоит учитывать, что качество шумопоглощения зависит напрямую не только от объема, но и качества исполнения перфорированных труб, наличия двухслойного корпуса и прочего. Наилучшими являются прямоточные глушители – хорошо гасят звуки и почти не оказывают влияния на ДВС автомобиля. Прямоточные глушители также хорошо поглощают шум, но плохо влияют на двигатель. Предпочтительные материалы: нержавеющая или алюминизированная сталь.
Как выбирать глушитель
При выборе можно придерживаться нескольких способов. Чаще всего автолюбители не утруждают себя продолжительными блужданиями по электронным каталогам и уточнением совместимостей, выбирая самый доступный из подходящих глушителей в автомобиле. Вот как можно поступить:
— Искать по ВИН-коду. Это один из самых простых способов. По индивидуальному номеру можно запросто найти любую оригинальную запчасть. Минусы, конечно, есть. Поскольку запчасти сегодня ищут чаще всего в сети, автолюбитель может натолкнуться на множество хороших ресурсов, в которых нет функции поиска по ВИНу. В этом случае становится актуален следующий способ;
— Вести поиски по данным транспорта. Для получения надежного результата искать нужно по всем данным: марка, модель, параметры двигателя, год выпуска и т.д. В электронных каталогах это обычно выглядит так: покупатель выбирает марку автомобиля, затем модель и подобным образом движется по древу каталога, заканчивая на нужной запчасти – глушителе. Продвинутая система автоматически «подтягивает» совместимые с авто детали, так что на одной странице с выдачей по заданным критериям может быть несколько десятков вариантов;
— Не искать оригинал или ближайший аналог, а взять универсальный глушитель. Многие универсальные детали не блещут качеством исполнения, но стоят небольших денег. Существенный недостаток: с установкой универсального глушителя можно влететь в копеечку.
Часто на автомобиль одной марки и модели удается поставить глушитель с совсем другого автомобиля. Список взаимозаменяемых деталей выйдет слишком большим, так что мы советуем сначала обратиться к электронным каталогам, а уже потом искать информацию на тематических форумах – автолюбители охотно делятся информацией о переделках своего авто и поисках подходящих аналогов. Но заметьте: покупку б/у глушителя нельзя назвать хорошей идеей, так как старая деталь может быстро разрушиться под действием коррозии.
Все указанное в предыдущем разделе остается актуальным – изделие нужно внимательно осмотреть, идентифицировать его конструкцию (обычно в описании к товару она указана), узнать материал изготовления. От качества выбранного глушителя зависит шумность работы автомобиля. Не забывайте о том, что превышение определенного уровня шума является нарушением закона.
Экскурс по брендам
Очень важно при покупке глушителя удостовериться, что он был произведен известной компанией. Сегодня рынок деталей выхлопных систем пресыщен и автолюбитель всегда сможет найти ту деталь, которая удовлетворяет его запросам. Можно купить дорогостоящий глушитель компании-«тяжеловеса», или же отдать предпочтение бюджетному варианту, скажем, китайской или турецкой фирмы. Здесь все на усмотрение владельца автомобиля. Однако если он нацелен на покупке качественной запчасти, то ему в первую очередь стоит обратить внимание на продукцию вот этих производителей:
— Polmostrow (Польша);
— Walker (Швеция);
— Bosal (Бельгия);
— Atiho (Россия);
— Asso (Италия).
Лидерство в производстве и продаже деталей выхлопной системе по-прежнему остается за европейскими фирмами. Особенно радует бельгийская фирма Bosal и шведская Walker – качество продукции неизменно высоко, а сами глушители очень тихие и долговечные. Продукция отечественных компаний не отличается высоким качеством исполнения, но, что является большим плюсом, она продается по демократичной цене. Из плеяды польских компаний мы решили отметить только одну. Широкая номенклатура деталей, высокое качество, готовность идти навстречу покупателям – все это про Polmostrow. Если вы ищете хороший глушитель, то в первую очередь стоит искать польскую, шведскую или бельгийскую деталь. Практически все итальянские глушители имеют неправильную геометрию, из-за чего их сложно монтировать.
Как распознать подделку
Глушители подделывают не слишком часто – в основном недобросовестные упаковщики пытаются выдать деталь китайского производства за немецкую. Бороться с этим не так уж сложно. При покупке автолюбитель должен выяснить, где же была произведена деталь выхлопа, свериться с информацией на упаковке и наклейках, на всякий случай проверить код на сайте производителя. А вот с подделкой все интереснее. От фирменной запчасти она отличается следующим:
1. Толщиной металла. К несчастью, информацию о толщине металла фирменного глушителя придется раздобыть в сети. Поддельные глушители всегда тонкие и хрупкие;
2. Информацией на упаковке. Различны коды, не указывается страна производства, нет фирменных знаков и многое другое. Опять же, придется сравнивать с фирменной деталью. Эту информацию довольно легко найти в сети;
3. Бачком глушителя. Даже визуально оригинал намного больше подделки – это самое первое, что должно броситься в глаза;
4. Краской. Крупные производители окрашивают глушители в электростатическом поле, так что качество окраски всегда очень высокое. Подделка же окрашена плохо, что очень легко обнаружить при ближайшем рассмотрении.
Также стоит учитывать, что фирменный глушитель не может быть слишком дешевым. Изучив расценки в нескольких магазинах, можно получить представление о том, какой должна быть среднерыночная цена. Даже по крупным праздникам по скидке не удастся купить фирменная запчасть по цене, которая вдвое меньше среднерыночной. Вероятность купить плохую запчасть в известном магазине ниже, чем на рынке. Если автолюбитель намерен купить хороший глушитель, то ему нужно быть разборчивым в местах его приобретения.
От даже мелких особенностей внутренней геометрии глушителя зависит то, как громко будет работать автомобиль. Если эта геометрия сложная, то страдать уже начнет мотор. Здесь бывает сложно найти компромисс, так что неопытным автолюбителям стоит искать совета в сети. Как показывает практика, люди больше всего доверяют прямоточным глушителям – они доступны, их легко установить, они производятся всеми крупными производителями. Так что если вы хотите купить новый глушитель, то предпочтение стоит отдавать прямоточному. Разговор о том, какой производитель является лучшим, можно продолжать долго. Мы советуем брать глушитель от Walker, Polmostrow или Bosal – их продукция проверена временем и тысячами владельцев авто.