Устройство глушителя автомобиля в разрезе
Дата публикации: .
Категория: Автотехника.
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:
- Активными. Такие глушители изготавливаются из специальных звукопоглощающих материалов, а их конструкция отличается простотой.
- Реактивными. В глушителях этого типа используются комбинации из расширительных, а также резонаторных камер.
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.
Из чего состоит глушитель автомобиля? Частые неисправности
Роль глушителя в выпускной системе
Работа любого двигателя сопровождается не только получением и преобразованием энергии, но также выпуском отработанных газов и громкими звуковыми волнами. Основным источником шума являются камеры сгорания. Ежесекундные мини-взрывы создают непрерывный рокот, звуки которого не могут пройти сквозь сплошной металл стенок, а потому вырываются наружу вместе с газами. Для снижения шумовой завесы в системе выхлопа был обозначен такой элемент, как глушитель. Он представляет собой конструкцию, позволяющую «распылять» эти волны, а современные технологии производства наделили его дополнительными полезными функциями.
Как устроен глушитель в разрезе. Принципы работы
На бензиновых авто глушитель находится сразу после катализатора, на дизельных — размещается после сажевого фильтра. Он представляет собой округлый или овальный бочонок и может быть двойным. Сперва идет предварительную систему выхлопа (другое название — резонатор), которая подавляет первый и наиболее агрессивный шум движка. Ее роль — распределить остаточные пары. Затем следует основной глушитель. Он «добивает» остатки шумовой волны.
Структура выхлопа устроена следующим образом:
- сразу после выпускного коллектора находится гофра, изолирующая вибрации и сглаживающая колебания от происходящих процессов в моторе;
- после прохождения гофры, газы и грохот переходят в каталитический нейтрализатор, сжигающий паровые остатки и не допускающий их попадания в окружающую среду. Нейтрализатор состоит из многочисленных керамо-сот, поглощающих и рассеивающих шум;
- затем выхлоп направляется в камеру резонатора, где происходит первичная обработка и подавление излишней акустики;
- последним этапом, полностью рассеивающим рокот двигателя, выступает основной глушитель.
Главными узлами выхлопной цепи считаются гофра, катализатор, резонатор, основной глушитель и выхлопная труба. Само строение выхлопной системы продумано до мелочей. Наличие камер с различным сечением в данной цепи позволяет производить преобразование потока остаточных газов. Их поток сперва сужается, создавая сопротивление акустики, потом расширяясь, рассеивается. Благодаря многочисленным перегородкам в протоках и их смещению происходит перенаправление потоков и гашение высокочастотных шумов. Также гашение рокота различных частот происходит за счет перфорированных трубок в бачке. Ко всему прочему, для его изготовления используются звукопоглощающие материалы, которые способствуют их большему поглощению.
Четыре способа звукового погашения
В принцип функционирования легли 4 главных способа звукового погашения: ограничение звука, его отражение, подавление звуковых волн с помощью резонанса и поглощение.
Ограничивающий тип самый простой в своей конструкции: выполнен в виде сужающейся трубы, помещенной в металлический бак. Этот тип подавляет шум частично, существенно снижает мощность мотора и устанавливается на простейшей агропромышленной технике.
Зеркальное изменение направления акустического потока используется в установке на скутеры и мотоциклы. Происходит приглушение колебаний, за счет чего рокот заметно уменьшается. Использование данного варианта возможно только на двухтактных движках, ввиду малой мощности.
Третий вариант применяется на автомобилях. Внутри резонатора устанавливается несколько перегородок, образующих полости, которые соединены в свою очередь полыми прутьями из стали. Здесь в поглощение звука играют роль два фактора:
- звуковые волны и пары меняют направление своего движения несколько раз за счет зеркальных перегородок;
- частота акустических колебаний совпадает, благодаря точным расчетам размеров резонансных камер и трубок. Созданный резонанс подавляет грохот и рокот.
С учетом многообразия двигателей и их мощностей под каждый разрабатывается свой глушитель подобного типа.
Поглощающий образец по своей конструкции напоминает подавление шумовых волн, с той разницей, что трубы у него имеют многочисленные отверстия разного диаметра. По бокам данных перегородок помещен термостойкий материал, например, каолиновая или базальтовая вата, способная вытерпеть температуру до 700 градусов по Цельсию. Акустический поток рассеивается, накладывая свои волны друг на друга после сквозных прохождений. Оставшаяся часть уходит в наполнитель, а остатки — сглаживаются
- каналы выпуска и впуска;
- корпус с герметикой;
- перфорированная трубка;
- мате
- перегородками и изменением направления.
Виды
Устройство резонатора состоит из следующих элементов:
- корпуса цилиндрической формы;
- термостойкого материала для теплоизоляции;
- сплошной перегородки для разворота газового потока;
- перфорированной трубки;
- дросселя, позволяющего менять направление потока переработанных паров.
В принципе, его «анатомия» сложнее предварительного аналога. Главная часть включает в себя переднюю и заднюю перфорированные каналы, впускную трубу, переднюю, среднюю и заднюю перегородки, а также канал выпуска и сам корпус. В своем производственном процессе резонансный глушитель использует все принципы звукового преобразования.
Поскольку вышеописанный образец создает эффект противоборствующих давлений, в тюнинге используют замену части конструкции на прямоточный аналог. Сам он состоит из таких деталей, как:
- каналы выпуска и впуска;
- корпус с герметикой;
- перфорированная трубка;
- материал со свойствами шумоизоляции и повышенной термостойкостью.
По сути прямоточное приспособление проводит через все свои камеры одну перфорированную трубу. Здесь отметаются способы преобразования с помощью изменения движения газов и звуковых волн. В ход вступают интерференция и поглощение. Они приводят к уменьшению противостояния возникающего давления, но на мощности двигателя это сказывается совсем незначительно (3-7% в прибавке). Зато это обеспечивает «спортивное» звучание мотора, потому для владельца машины, передвигающейся в черте города и имеющий такой прямоточный узел, неминуемо наказание в виде административного штрафа за превышение норм шума и возможного приказа демонтажа глушителя.
Частые неисправности
Поскольку главная функция глушителя заключается в постоянном контакте с выхлопными отходами, самая частая поломка — пригорание металлического корпуса. Как правило, оно проявляет себя в виде рокота из-под днища автомобиля.
Если глушитель был сделан из дешевого черного металла, то срок его службы будет измеряться в пробеге в 20-30 тысяч километров. Тогда как счастливые обладатели устройства из нержавеющего сплава не будут сталкиваться с этой проблемой до 100 тысяч км. Зато при таком длительном использовании высока вероятность выгорания внутренних элементов, первые признаки которого — повышение уровня шума.
Для решения этого вопроса достаточно будет либо полностью заменить, либо подкорректировать его посредством сварочных работ. Сама сварка возможна и при использовании заплаток. Ремонт любых дыр без сварки невозможен. Заклеить или заделать поврежденную систему также не представляется возможным. Однако, если выгорели внутренние детали, поможет только полная замена этой части.
Для продления срока службы некоторые автовладельцы просверливают дырки, чтобы скопившийся конденсат мог беспрепятственно выходить наружу и глушитель не ржавел. Достаточно одного отверстия. Также стоит окрашивать его специальной термостойкой краской, чтобы защитить от ржавчины и замедлить износ металла вследствие высокого температурного режима. Из всего чем можно покрасить эту часть хорошо зарекомендовала краска на силиконовой основе. Ее нужно наносить в несколько слоев с интервалами для полного высыхания. И предварительной грунтовки поверхности эта продукция не требует. Единственный нюанс: после нанесения краски поверхность нужно разогреть до 170-200 градусов по Цельсию. Только при такой температуре она затвердеет. Для этой процедуры лучше всего использовать фен или духовку в течение 20 минут.
Альтернативный способ решения
Также экономный и проверенный вариант — серебряная эмаль. Однако, данный способ требует предварительной зачистки поверхности. Зачистку можно провести с помощью металлической щетины, очищающими кругами дрели. Сквозные дыры необходимо замазать шпаклевкой. Если требуется, смойте предыдущую краску специальной смывкой. После очистки и шпаклевки рекомендуется отшлифовать обработанный участок.
Несмотря на надежность и прочность глушитель, как и любая другая часть машины, требует надлежащего и бережного ухода для долгой работы.
Также читайте:
Что такое VIN CODE ? Как расшифровать вин код автомобиля Мерседес
Компрессор Мерседес: Виды компрессоров Плюсы и Минусы
Самый первый в мире автомобиль от Carl Benz. Начало истории Карла Бенца
Даймлер Бенц: История Успеха
Вильгельм Майбах — человек с большой буквы
принцип работы, вид в разрезе
Автоликбез30 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 устроен данный 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:
- Первой за выпускным коллектором установлена виброизоляционная гофра. Ее задача – сгладить колебания, передающиеся трубе от мотора.
- 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.
- После нейтрализатора выхлоп проходит в бачок резонатора. Это первая ступень подавления шума.
- 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:
- Газы и звуковые волны несколько раз меняют направление движения, отражаясь от перегородок.
- 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.
Выхлопная система автомобиля: схема устройства, возможные неисправности и методы диагностики
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:
- коллектор выпускной;
- приёмная труба выхлопных газов;
- катализатор или по-другому каталитический нейтрализатор;
- резонатор или пламегаситель;
- глушитель.
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.
Конструкция выхлопной системы
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.
Схема выхлопной системы
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.
Эксплуатировать автомобиль с неисправной выхлопной системой нельзя, это может привести, как к поломке силового агрегата, на клапанах образуется закоксование рабочей поверхности, приводящее к потере мощности мотора, так и к возможному нанесению вреда здоровья водителя и всех пассажиров, из-за попадания в салон токсичных выхлопов.
Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
Выхлопная система автомобиля — как она устроена?
Одной из основных систем автомобиля является выхлопная система, которая предназначена для отвода отработанных продуктов сгорания топливной смеси из КС (камеры сгорания). Помимо этого она выполняет несколько других функций, в числе которых снижение шума выхлопов двигателя. Важное внимание выхлопному тракту уделяется при тюнинге. При этом правильный выхлоп оказывает существенное влияние на звук работы автомобиля.
Устройство выхлопной системы автомобиля
Конструктивно устройство выхлопной системы автомобиля реализовано на базе выпускного коллектора, катализатора, резонатора, глушителя, соединительных труб, специального гофра и крепёжных элементов. В системах выхлопа современных автомобилей устанавливается дополнительно датчик кислорода (лямда-зонд), который обеспечивает контроль кислорода в отработанных газах.
Выпускной коллектор
Выпускной коллектор крепится непосредственно на выходное отверстие двигателя с помощью фланца. Он является началом любой системы выхлопа. В коллекторе отработанные газы из каждого цилиндра объединяются в общий поток, который поступает в соединительную трубу. На выходе из камеры сгорания создаётся высокое давление газов и большая температура.
Поэтому для обеспечения требуемой герметичности применяются специальные уплотнительные прокладки, изготовленные из огнеупорного графитового материала. Как правило, уплотнитель обрамлён кольцами из меди, что гарантирует максимально плотное соединение коллектора с двигателем.
Из-за специфики расположения коллектор постоянно работает в экстремальном режиме. Температура потока выхлопных газов может достигать +1000оС и более. После выключения двигателя температура внутри конструкции коллектора резко уменьшается. В такого резкого температурного перепада образуется конденсат, что приводит к образованию ржавчины.
Форма и размеры выпускного коллектора оказывает непосредственное влияние на характер пульсации потока выхлопа. В свою очередь, это сказывается на мощности силового агрегата. Для защиты узлов двигателя и элементов выхлопного тракта от вибрации и колебаний в современных автомобилях предусмотрена специальная виброизолирующая муфта (гофр), выполненная в виде гибкого металлического шланга, смонтированного в стальном кожухе.
Эффективность работы катализатора определяется степенью концентрации кислорода в выхлопных газах. Оптимальным является соотношение кислорода в топливной смеси 14,7 к 1. То есть, чтобы в выхлопе было минимальное количество вредных веществ, необходимо смешивать 1 часть топлива и 14,7 частей кислорода. Контроль этого соотношения в топливной смеси реализован путём измерения остатка кислорода в выхлопе. Поэтому лямбда-зонд установлен перед катализатором.
Катализатор выхлопной системы
Каталитический нейтрализатор (катализатор) обеспечивает снижение токсичности продуктов выхлопа. Это реализуется путём преобразования токсичных газов и в безвредные в результате восстановления окислов азота, в процессе которого появляется кислород. В свою очередь кислород используется в качестве катализатора для сгорания угарного газа и углеводородов. В зависимости от принципа работы нейтрализаторы могут восстанавливающими или окислительными. В том и другом случае катализатор представляет собой неразборную керамическую конструкцию в виде сот, защищённых специальным покрытием из огнеупорного платиноиридиевого сплава.
Надёжная и прочная конструкция современных катализаторов рассчитана на эффективную работу при пробеге в пределах 150 тысяч километров. Основными причинами преждевременного выхода из строя катализатора могут быть разрушение или повреждение блока-носителя в результате коррозии, загрязнения или оплавления. Оплавиться нейтрализатор может в случае, когда внутри его конструкции происходит догорание определённого количества горючей смеси из-за её неполного сгорания в КС в результате неисправностей в системах подачи топлива и зажигания.
Резонатор обеспечивает снижение шума двигателя, гашение пламени и транспортировку продуктов выхлопа по соединительной трубе к глушителю. Схема выхлопной системы предполагает монтаж резонатора за катализатором. В результате многочисленных испытаний установлено, что качество и эффективность работы резонатора оказывают непосредственное влияние на мощность двигателя. Надёжный и правильно работающий резонатор обеспечивает не только минимальный шум работы двигателя, но и существенно продлевает срок службы всей системы выхлопа.
Роль глушителя в выхлопной системе авто
Глушитель, как и резонатор, предназначен для снижения шумов выхлопа, но конструктивно выполнен по другой схеме. Как правило, он представляет собой металлический бак (ёмкость), внутри которого устроено несколько перегородок. Как вариант, перфорированная труба. В результате неоднократной смены направления потока снижается уровень шума. Внутри банки дополнительно устанавливаются звукопоглотители, изготовленные из специального волокна. В модернизированных типах глушителей внутри конструкции или в средней части перфорированной трубы оборудуются отсек большего диаметра. За счёт этого снижается скорость потока газов, что положительно сказывается на поглощении шума.
Соединительные элементы
Соединительные трубы обеспечивают соединение основных узлов в единый выхлопной тракт. Приёмная труба монтируется между выпускным коллектором и катализатором. Для соединения резонатора с глушителем применяется средняя труба, которая повторяет конфигурацию днища с учётом расположения различных узлов и элементов ходовой части.
Гофр является важным элементом, без которого не обходятся выхлопные системы. Он обеспечивает компенсацию вибрации и колебаний, которые возникают между компонентами конструкции выхлопа. Отработанные газы поступают из двигателя не равномерно. При открытии выпускных клапанов создаётся мощный поток, а при закрытии он прекращается. Чем больше количество цилиндров, тем выше частота колебаний.
Устройство глушителя автомобиля
Ещё на заре появления первых автомобилей в конце 19-го начале 20-го вв., глушитель стал тем средством, которое позволило популяризовать их среди городского населения. Рев мотора и в наше время остается существенной проблемой, когда дело касается транспортных средств. В наше время используются новые методы подавления шума, которые в целом достаточно эффективны. С течением времени устройство глушителя постоянно совершенствовалось.
Современный автомобильный глушитель — это агрегат, предназначенный для снижения уровня шума, а также температуры и токсичности выхлопных газов.
У любого автомобиля подобные параметры должны соответствовать установленным стандартам. Сложность заключается в том, что для выполнения поставленных задач необходимы достаточно сложные системы. Поэтому устройство глушителя включает несколько основных элементов. Каждый из них выполняет определенную функцию.
Основные элементы системы
Конструкция глушителя включает несколько элементов. Фактически она будет, примерно, одинаковой для каждой модели автомобиля.
- Коллектор;
- Нейтрализатор;
- Передний глушитель;
- Задний глушитель.
Коллектор подключается непосредственно к самому двигателю, выполняя задачу по выводу газов. Нагрузка в данном случае очень высокая и касается это как механического, так и температурного воздействия (вплоть до 1000 градусов). Особые требования предъявляются к материалу, из которого изготавливается эта часть глушителя автомобиля. Для этого применяются лучшие сплавы чугуна и стали.
Согласно международным стандартам производители должны позаботиться о снижении вредоносного воздействия. И эта задача возлагается на каталитический нейтрализатор или конвертер. Он представляет собой особую камеру, где происходит фактическая очистка газовой смеси.
Обязательно почитайте
Сейчас производители нередко изготавливают катализаторы, способные проводить очистку в широком диапазоне вредных веществ. Для этого камеру каталитического нейтрализатора делают многосекционной. Корпус изготавливается из металла или керамики. При этом он имеет ячеистую структуру, благодаря которой увеличивается площадь контакта газов непосредственно с каталитическим слоем.
Какие материалы применяются для каталитических реакций
Непосредственно рабочая зона нейтрализатора глушителя автомобиля покрывается платиной и палладием. При контакте с ними большая часть вредных токсинов в выхлопных газах нейтрализуется. Сам катализатор производители располагают ближе к мотору, так как высокая температура способствует ускорению реакций.
Конечно, до сих пор не существует универсального глушителя, способного нейтрализовать абсолютно все токсины и вредные вещества, но производители все равно постоянно совершенствуют технологии.
Передние и задние глушители
Последние две части — это непосредственно сами глушители автомобиля в том понимании, к которому мы все привыкли. Выделяют передний и задний глушители. Как раз они предназначаются уже непосредственно для снижения уровня шума, и они ничего не очищают.
Передний глушитель обычно называют резонатором. Газы, проходя по предыдущим частям с высокой скоростью, создают довольно много шума. Различные решетки и многочисленные отверстия, во-первых, снижают скорость продвижения газов, а вместе с этим и вибрацию. Для поглощения звуковых эффектов применяются специальные материалы. Подобным образом, удается убрать эффект резонанса. Именно здесь происходит основная работа по снижению уровня шума автомобиля.
Выделяют два основных вида:
- Активные;
- Реактивные.
Активные глушители сделаны из звукопоглощающего материала и отличаются относительно простой конструкцией. Единственная проблема — со временем он сильно загрязняется. В реактивных применяются комбинации из расширительных и резонаторных камер.
Последняя часть — это фактически основной глушитель транспортного средства.
Функция заднего глушителя заключается в окончательном поглощении шума и отвода выхлопных газов. Его внутренняя структура неоднородна и состоит из серии небольших камер со специальными наполнителями.
Необходимо отметить, что в более новых машинах, как правило, совмещается несколько технологий сразу. Пористая структура, система перегородок и различные воздуховоды позволяют окончательно избавиться от шума и снизить температуру до безопасной.
Устройство прямоточного глушителя
Те автомобилисты, которые стремятся всяческими способами повысить мощность своего транспортного средства, устанавливают специальные прямоточные глушители.
Особенность устройства прямоточного глушителя заключается в том, что он способен использовать энергию выходящих газов для увеличения мощности автомобиля. Со штатным глушителем такое невозможно.
Суть заключается в том, что выхлопные газы выходит из выпускного коллектора с меньшим сопротивлением. Благодаря этому двигатель тратить чуть меньше энергии, так как ему нужно тратить меньше энергии на преодоление давления. И именно эту разницу удается преобразовать в полезную мощность движения.
Устройство прямоточного глушителя включает прямую трубу с перфорированной поверхностью, фактически заключенную во внешний кожух. Внутри содержится меньше разделителей и различных камер. Таким образом, отработанные газы проходят по прямой без особого сопротивления, но за счет перфорированной поверхности они свободно расширяются, так что особых проблем с выходом не возникает.
Шумопоглощение обеспечивается за счет специального внешнего кожуха с нанесенным поглощающим составом. Благодаря нему газы внутри не резонируют, и звук двигателя находится в пределах допустимых пределов. Для улучшения эффекта могут применяться несколько отдельных внешних сегментов.
Нередко различные системы глушителя разрабатываются непосредственно под конкретные модели автомобилей с учетом его особенностей и рабочих характеристик.
Как это работает: глушитель — Автомобили Гродно
Из сегодняшней рубрики «Как это работает» вы увидите подробное устройство глушителя, узнаете для чего нужен катализатор и что такое лямбда-датчик, как достигается благородное низкое звучание глушителя и можно ли увеличить мощность двигателя тонкой настройкой выхлопной системы.
Глушитель — устройство, предназначенное для снижения температуры, токсичности и уровня шума выхлопных газов двигателя до приемлемых значений.
Первые автомобили не были оснащены глушителем,
поэтому, в те далекие времена, приближение самоходного агрегата можно
было услышать задолго до его появления на горизонте.
Производимый шум вызывал дискомфорт не только у горожан, но и пугал рядом проходящих лошадей, которые в то время были основным средством передвижения. Глушитель стал решением этих проблем, и впервые он был применен лишь в 1894 году на автомобиле «Панар-Левассор» (Франция), что способствовало популяризации автомобилей среди городского населения.
Глушитель устроен таким образом, чтобы эффективно снижать скорость поступивших в него газов из цилиндров двигателя. Однако автомобильный глушитель помимо своих плюсов имеет также и недостатки, например, некоторое снижение мощности двигателя. Как это получается? Если упростить, то это можно представит так. Отработанные газы на высокой скорости вылетают из цилиндров двигателя в глушитель. Там, встретив препятствия на пути, часть потока отражается, тем самым образует «обратную волну», пытаясь вернуться в цилиндр, чем и снижает мощность двигателя на выходе.
Благодаря законам физики существует несколько принципов снижения уровня звука, которые с успехом используются в конструкциях современных автомобильных глушителей. Принцип ограничения: когда в корпусе глушитель имеет зауживание диаметра трубы, которое дает некоторое акустическое сопротивление, а затем следует резкий переход на больший диаметр. В этой «внезапной» емкости звуковая энергия рассеивается.
Принцип отражения: при отражении энергия частично рассеивается, поэтому поставив на пути звука лабиринт из «зеркал» можно значительно снизить уровень шума.
| Резонаторы: глушители такого типа используют замкнутые полости, которые расположены вблизи трубопровода и соединены с ним отверстиями, которые выступают в роли резонатора. Условия, с которыми распространяется резонансная частота, быстро меняются и это способствует эффективному гашению шума при прохождении через отверстия. |
Принцип поглощения: такие системы работают через поглощение звуковых волн, специальным пористым материалом.
Распространенная конструкция автомобильного глушителя:
| 1 – каталитический нейтрализатор 2 – передний глушитель 3 – задний глушитель |
Каталитический нейтрализатор (катализатор) — призван снизить вредное воздействие выхлопных газов на окружающую среду (снижение токсичности). Это специальная камера, где происходит дожигание смеси и удерживание вредных веществ посредством сот с напылением из благородных металлов: платины и палладия.
| Передний (основной) глушитель предназначен для снижения резонансного эффекта отработавших газов. При помощи сложной системы решеток и отверстий в нем удается снизить скорость, температуру и уравновесить вибрационные воздействия от движения выхлопных газов (резонатор). Передний глушитель позволяет добиваться существенного снижения скорости воздушного потока. |
Задний (дополнительный) глушитель выполняет функцию окончательного поглощения шума от выхлопных газов благодаря сложной внутренней структуре или специальному шумогасящему наполнителю. Благодаря большому количеству пористых элементов, сложной системе перегородок и воздуховодов удается еще больше снизить температуру и скорость воздушного потока (поглощение, отражение).
Дополнительный и основной глушитель
Лямбда-датчик:
 |
 |
Для бензиновых двигателей уже давно стало привычным делом использование в конструкции глушителя лямбда-датчиков. Этот датчик определяет концентрацию кислорода в выхлопных газах, тем самым фиксирует, насколько реальная пропорция топлива с воздухом, сгораемая в цилиндрах, отличается от оптимальной (1 порция топлива на 14.7 порций воздуха). Электрический сигнал от кислородного датчика поступает в электронный блок системы управления двигателем. В зависимости от величины сигнала блок управления воздействуют на исполнительные органы подконтрольных ему систем автомобиля и порция подаваемого топлива увеличивается или уменьшается. Благодаря лямбда-датчику в цилиндр подается оптимальная топливно-воздушная смесь.
| 1 – передний лямбда-датчик 2 – задний лямбда датчик 3 – катализатор 4 – дополнительный глушитель |
Ремонт глушителей: часто восстановить поврежденные места глушителя можно сваркой, если он пробит острым предметом. Иногда помогает силикатный клей и стеклоткань. Прогоревший глушитель варить нежелательно, так как в скором времени он «прохудится» снова. В этом случае не избежать покупки нового глушителя.
Покупать, желательно, оригинальный глушитель. Если нет такой возможности, можно подобрать максимально подходящий по форме, размерам и объему глушитель от другого автомобиля. В этом случае надо знать, что, устанавливая «чужой» глушитель, есть риск снизить мощность двигателя или вызвать его чрезмерный износ, так как для каждой модели автомобиля глушитель разрабатывается индивидуально, с учетом объема и характеристик двигателя. Важным условием при подборе неоригинального глушителя является его внешнее и внутреннее сходство с «родным». Так же, двигатель автомобиля, с которого этот глушитель был снят по характеристикам должен походить на установленный в Вашем автомобиле.
Прямоточный глушитель:
| Набивка такого глушителя способна погасить лишь высокочастотный шум. Шумы на низких частотах проходят по прямой (отсюда название). Так получается низкий бас, которым обладает прямоточный глушитель. |
Для снижения уровня шума, чаще всего используют длинный резонатор, построенный по сетчатому признаку. Звук, многократно отражаясь от стенок, покрытых ячейками, взаимно гасится. Резонатор позволяет эффективно срезать верхние частоты, придавая звуку благородный, басовый «рык».
Нейтрализация отработавших газов в прямоточном глушителе, как правило, менее надежная, чем в стандартных, и предназначена лишь для удаления основной части вредных соединений.
Для тюнинга можно использовать универсальные, штатные (предназначенные для конкретной модели автомобиля) и оригинальные глушители. Универсальные запчасти, включая тюнинговые или спортивные детали, выпускает множество фирм: ASSO, Blitz, HKS, Powerful, Remus, Sebrin, Walker, Ulfer и т.д. Большинство спортивных глушителей можно поставить на все без исключения автомобили определенного типа (питание, литраж, класс).
Увеличение мощности автомобильного двигателя за счет совершенствования выхлопной системы невозможно без грамотной настройки двигателя под возросшие возможности глушителя. В случае удачной настройки компонентов глушителя и двигателя, прирост мощности может составить 3-7%, что не очень много в абсолютных величинах. Таким образом, тюнинг глушителя скорее вспомогательная мера для увеличения мощности. В основном же тюнинг применяют для придания автомобилю законченного, агрессивного внешнего вида, облагораживании звучания автомобильного мотора.
Основная часть глушителя спрятана от зрителей и увидеть можно лишь банку на глушитель, поэтому к ней, как к элементу стайлинга, особое внимание: