Ненадежный, вонючий и шумный. Только такое мнение о двигателях внутреннего сгорания могло звучать в начале XX века. А чего еще было ждать? Самый громкий звук, который слышал тогда человек - работа промышленного пресса или шум от паровоза. Но эти шумы были хоть как-то предсказуемы. Автомобиль тех лет был абсолютно непредсказуем ни по поведению, ни по уровню шума, который доставал горожан.
Глушитель спасет ДВС
Ведь был же тихий и спокойный электродвигатель, который уже к началу века активно трудился и на электромобилях, в том числе. Идея применения электрической энергии взамен энергии нефти нравилась далеко не всем, поэтому большинство проектов, связанных с электричеством, были свернуты, чертежи конфискованы, изобретатели в срочном порядке болели странными болезнями и скоропостижно умирали, а бензиновые двигатели активно развивались. При содействии правительств и всесторонней поддержке, несмотря на массовое недовольство.
Действительно, глушитель стал одним из фактором спасения бензинового проекта. Началось все с французов, с компании Панар-Левассор. Именно они прикрутили трубу к ДВС, чтобы хоть как-то успокоить его. Получилось относительно неплохо, шумоподавитель начал активно развиваться и обрастать все новыми элементами и конструкционными особенностями.
Видеоурок о выпускном клапане, резонаторе, прямотоке
Зачем нужен глушитель
В двигателе и в камере сгорания творится такой ад, что трудно себе даже представить - огромные температуры, 130 мощных полноценных взрывов в секунду, невероятные нагрузки и перепады давления. И все это сопровождается звуками. Громкими и постоянными звуками, от которых нужно изолировать водителя и всех, кто находится в радиусе досягаемости. Пока что лучше того устройства, которое в учебниках по автоделу называют глушителем, не придумали ничего.
Шум - это колебания воздуха разной частоты, которые способно воспринимать человеческое ухо. Именно для нейтрализации акустических волн предназначен глушитель автомобиля. Это его первая и самая главная функция. От выхлопной системы и ее состояния также зависит мощность двигателя. Незначительное, но влияние на мощность глушитель все-таки оказывает. Неуемные американцы научились даже использовать недостатки глушителя с пользой. А именно - разработали турбо-глушитель, который одновременно гасит колебания, отправляет их назад в двигатель, а там они работают на эффективность сгорания топлива, а как следствие, повышение мощности. Проект довольно спорный и сложный, но он есть.
Катализатор заботится. Об экологии?
Еще одна функция глушителя - отвод токсичных газов от глаз подальше, за пределы кузова машины. Также предпринимаются попытки при помощи глушителя снизить уровень токсичности отработанных газов. Этим занимается каталитический нейтрализатор, катализатор в обиходе. На самом деле он ничего там не снижает и не очищает отработавшие газы и тем более не озонирует их. Он просто вычисляет уровень СО и дает распоряжение электронному блоку управления подкорректировать пропорцию топлива и воздуха таким образом, чтобы вредных веществ в отработанных газах было как можно меньше.
Этим самым он вступает в некоторое противоречие с топливной системой, которая старается обеспечить максимальную мощность и наполняемость цилиндров рабочей смесью, а катализатор мощность эту имел в виду. Ему главное - поменьше вредных выбросов. Катализаторы делятся по уровню влияния и уровню жесткости контроля за выбросами. Если системы Евро 2 имели только один датчик кислорода, лямбда-зонд в приемной трубе глушителя, то система Евро 3 оборудована уже двумя лямбда-зондами, и чем выше класс безопасности Евро, тем ощутимее сказываются влияния катализатора на работу двигателя.
Система контроля уровня СО усложняется с каждым годом, но планета Земля чище почему-то не становится. Зато системы каталитических нейтрализаторов становятся все дороже и вырезать их из недр глушителя становится все сложнее. Так, на инжекторной ВАЗ 2107 или 2109 достаточно было просто не полениться и вырезать стоковый пламегаситель, который довольно сильно душил мотор. Двигатели 2109, 2114, 2110 первых лет выпуска соответствовали нормам Евро 2 и в системе выхлопа стоял всего один лямбда-зонд. Он контролировал только обстановку на участке выпускного коллектора до входа в приемную трубу глушителя.Что там было дальше, катализатор контролировать не мог. Система Евро 3 предполагает установку двух датчиков, поэтому поздние двигатели Калина, Приора, Гранта уже не так охотно поддаются хирургическому вмешательству.
Глушитель - нейтрализатор шума
Много работы у глушителя, но лучше всего у него получается бороться с шумом. Чтобы заглушить звук выхлопа не в принципе, а конкретного двигателя, определенной модели, с определенным объемом и определенным количеством цилиндров, универсального глушителя быть не может. Каждый двигатель создает свои индивидуальные колебания, которые мы воспринимаем, как шум. Звуки разной частоты, разной амплитуды поглощаются стенками нескольких резонаторных камер, находящихся на пути у выхлопного газа.
Ему приходится проходить через массу отверстий, сотни раз отражаться от стен и менять направление, прежде, чем вырваться наружу. Во время этих метаний газа по выхлопной трубе происходит активное выделение тепла, но и это не самое сложное в разработке систем выхлопа. Внутреннее колебание любого диапазона, высокочастотного, низкочастотного, среднечастотного, при определенных оборотах мотора обязывают подстраиваться под них.
Геометрия системы выпуска - один из важнейших факторов в борьбе с шумом. Самый простой пример показывает простейший глушитель трактора Т 74 или двухтактного Т 25. Длина всей выхлопной системы не более метра, состоит она из короткой приемной трубы, выпускного коллектора и простейшего резонатора. Эффективность такой системы очень сомнительна, поскольку геометрия глушителя практически не создает помех и не гасит резонансные частоты. Также на шумность работы ДВС влияет диаметр и количество отверстий, через которые проходит отработанный газ. Чем сложнее геометрия системы и чем больше в ней отверстий и изгибов, тем эффективнее гасятся шумовые волны. Только при этом возникает определенное противоречие - каждое дополнительное препятствие для газов приводит к ухудшению продувки цилиндров и, как следствие, к ухудшению наполняемости их топливо-воздушной смесью. Вот теперь мы вплотную подошли к вопросу о том, как объем и сложность системы выпуска снижает мощность двигателя.
Опытным путем установлено, что объем системы выпуска должен в 5-7 раз превышать рабочий объем двигателя. Только в этом случае система может обеспечить защиту от шума. Но при разработке систем выхлопа учитывается и спектральный анализ звуковых колебаний, который у каждой модели машины индивидуальный и обобщенного подхода в этом вопросе быть не может. Влияние шума на организм человека тоже разное - низкочастотные шумы до 250 Гц способствуют утомляемости водителя и быстрому снижению работоспособности, времени реакции.
Как бороться с автомобильным шумом
Пока есть только два варианта борьбы с шумами двигателя - звукопоглощение и резонанс. Поэтому и глушители есть четырех основных типов:
- резонаторные;
- зеркальные;
- поглотительные;
- ограничительные.
Самый простой тип, тот, о котором мы упоминали в примере с трактором, работает по принципу ограничения. Его задача - просто задушить вредный пульсирующий поток отработанных газов. Для этого достаточно просто уменьшить диаметр выходного отверстия. Результат не ахти какой, да и мощность мотора здорово падает.
Зеркальные глушители - более эффективны и работают по принципу акустических зеркал. Самый яркий пример таких глушителей - выхлопные системы двухтактного мотора мотоцикла и скутера. Пример простого зеркально-ограничительного глушителя - Иж Планета, мопед Карпаты. Глушитель состоит из выпускного колена и резонаторной банки, в которой и происходит утихомиривание отработанных газов. Сопротивление, создаваемое глушителем, гораздо меньше, потери в мощности не так ощутимы, но за счет зеркального эффекта повышается температура выхлопной трубы. Этот принцип лежит также в основе устройства глушителя ВАЗ 2107, 2115, 2109, Нива.
Резонатор же представляет собой несколько замкнутых камер, которые соединены между собой трубками с проделанными в них отверстиями. Они и составляют вместе с банкой резонансную пару, служащую для тихого выхлопа. Таким образом, акустические колебания сглаживаются частично за счет отклонений направления потоков газов, а частично за счет акустического резонирования. Такие резонаторы чаще всего устанавливаются отдельно, как на автомобилях УАЗ, ГАЗ, Газель. Более сложные системы, применяющиеся на автомобилях Фольксваген, Лада Приора, Калина 2 - поглотительного типа. Резонаторы таких систем в разрезе представляют собой простой трубчатый двух- или четырехкамерный резонатор, но со слоем звукопоглощающего материала. Сквозь отверстия в соединительных трубах газы поступают в массив из базальтовой ваты, где расходуют энергию на колебание волокон материала. Простая конструкция, но эффективность ее высока только в случае комплексного использования с другими системами.
Устройство глушителя современного автомобиля конструктивно выполнено в виде сварного или завальцованного корпуса, выполненного из стали. Внутренние перегородки делают из той же стали, но вся начинка должна быть тщательно проварена. Для сохранения структуры металла применяется контактная электрическая сварка, так выполнены глушители у Рено Логана, ВАЗ 2110, Дэу Ланос и у большинства отечественных автомобилей. Иногда для увеличения ресурса глушителя его делают из оцинкованной стали или из нержавейки, правда стоимость таких глушителей не всегда может быть оправдана. Чаще всего дорогие материалы применяются в конструкции тюнингованного прямоточного глушителя.
Современный глушитель постоянно совершенствуется, а по законодательству Германии максимальный уровень шума легкового автомобиля упал с 82 децибел, официально разрешенных в 1974-м, до 72, которые утвердили уже в 1995 году.
- Новости
- Практикум
Российскому автопрому снова выделили миллиарды рублей
Премьер-министр России Дмитрий Медведев подписал постановление, которое предусматривает выделение 3,3 млрд рублей бюджетных средств для российских производителей автомобилей. Соответствующий документ размещен на сайте правительства. Отмечается, что бюджетные ассигнования были изначально предусмотрены федеральным бюджетом на 2016 год. В свою очередь, подписанное премьером постановление утверждает правила предоставления...
Дороги в России: не выдержали даже дети. Фото дня
В последний раз этот участок, расположенный в небольшом городке Иркутской области, ремонтировали 8 лет назад. Дети, чьи имена не называются, решили исправить данную проблему самостоятельно, чтобы можно было кататься на велосипедах, передает портал «УК24». О реакции местной администрации на фотографию, которая уже стала настоящим хитом в сети, не сообщается. ...
Новый бортовой КамАЗ: с автоматом и подъемной осью (фото)
Новый бортовой магистральный грузовик - из флагманской серии 6520. Ноинка укомплектована кабиной от Mercedes-Benz Axor первого поколения, двигателем Daimler, автоматической коробкой передач ZF, и ведущим мостом Daimler. При этом последняя ось - подъемная (так называемый «ленивец»), что позволяет «значительно сократить затраты энергоресурсов и в конечном счёте...
Объявлены цены на спортивную версию седана Volkswagen Polo
Автомобиль, оснащенный 1,4-литровым 125-сильным мотором будет предлагаться по цене от 819 900 рублей за версию с 6-ступенчатой механической трансмиссией. Помимо 6-ступенчатой механики, покупателям будет доступна также версия, оснащенная 7-ступенчатым «роботом» DSG. За такой Volkswagen Polo GT попросят от 889 900 рублей. Как уже рассказывал «Авто Mail.Ru», от обычного седана...
Либерализация ОСАГО: решение отложено
Как пояснил зампред Центробанка Владимир Чистюхин, двигаться в данном направлении нельзя, поскольку вначале требуется решение других важных проблем страховой отрасли, сообщает ТАСС. Кратко напомним: подготовка «дорожной карты» по либерализации тарифов ОСАГО началась в ноябре 2015 года. Предполагалось, что первым этапом на этом пути должно стать...
Лимузин для президента: раскрыты очередные подробности
Сайт Федеральной патентной службой продолжает оставаться единственным открытым источником информации об «автомобиле для президента». Сначала НАМИ запатентовал промышленные модели двух автомобилей - лимузина и кроссовера, которые являются частью проекта «Кортеж». Затем намишники зарегистрировали промышленный образец под названием «Панель приборов автомобиля» (скорее всего, именно...
Mercedes выпустит мини-Гелендеваген: новые подробности
Новая модель, призванная стать альтернативой изящному Mercedes-Benz GLA, получит брутальную внешность в стилистике «Гелендевагена» - Mercedes-Benz G-класса. Немецкому изданию Auto Bild удалось разузнать новые подробности об этой модели. Итак, если верить инсайдерской информации, то Mercedes-Benz GLB будет отличаться угловатым дизайном. С другой стороны, полного...
Новые реалии: деньги на дороги есть, но их не успевают тратить
Если до 1 сентября региональные власти не успеют потратить субсидии, направленные в 2015 году на реконструкцию и строительство дорог, деньги вернутся в федеральный бюджет, сообщают «Известия». О нарушении сроков освоения средств стало известно на совещании Росавтодора с представителями администраций десяти дальневосточных субъектов. В ведомстве поясняют, что общий размер федеральных субсидий на ремонт дорог...
Минпромторг: госпрограммы дают половину спроса на новые машины
Напомним, что сейчас на территории России действуют программы обновления парка, а также льготных автокредитования и лизинг. С помощью этого комплекса поддержки отечественного автопрома по состоянию на 28 августа 2016 года было реализовано 435 308 новых автомобилей всех типов, сообщает «Автостат» со ссылкой на пресс-службу Минпромторга. Отметим, что, согласно вчерашнему докладу...
Как правильно реагировать на затопление улиц. Видео и фото дня
О том, что этот тезис - больше, чем просто красивые слова, наглядно доказывают видеоролики и фото, появившиеся после потопа, произошедшего в Москве 15 августа. Напомним, на столицу менее, чем за сутки, выпало более месячной нормы осадков, в результате чего канализация не справилась с потоком воды, а многие дороги просто затопило. Между тем, как...
Какие машины угоняют в Москве чаще всего?
За последний 2017 год самые угоняемые машины в Москве – это Toyota Camry, Mitsubishi Lancer, Toyota Land Cruiser 200 и Lexus RX350. Абсолютный лидер среди угнанных машин – это седан Camry. Он занимает «высокое» положение даже, невзирая на то, что...
Какой седан выбрать: Camry, Mazda6, Accord, Malibu или Optima
Мощный сюжет Название «Шевроле» является самой историей становления американских автомобилей. Имя «Малибу» так и манит своими пляжами, на которых снимались многочисленные кинофильмы и телесериалы. Тем ни менее, с первых минут в автомобиле «Шевроле Малибу» ощущается проза жизни. Довольно простые приборы...
ВЫБИРАЕМ автомобиль: "европеец" или "японец", Покупка и продажа.Выбираем автомобиль: «европеец» или «японец» Собираясь приобрести новый автомобиль, автолюбитель несомненно столкнется с вопросом о том, что же предпочесть: левый руль «японца» или правый – законный – «европейца». ...
КАКОЙ автомобиль российского производства самый лучший, лучшие российские автомобили.
Какой автомобиль российского производства самый лучший В истории отечественной автомобильной промышленности было много хороших автомобилей. И лучший из них выбрать трудно. Тем более, что критерии, по которым оценивается та или иная модель, могут быть очень разными. ...
Устройство и конструкция стойки автомобиля
Какой бы не был дорогой и современный автомобиль удобство и комфорт передвижения в первую очередь зависят от работы подвески на нем. Особенно остро это ощущается на отечественных дорогах. Не секрет, что самой важной частью подвески отвечающей за комфорт является амортизатор. ...
Самые покупаемые машины в 2018-2019 году в России
Как выбрать новый автомобиль? Кроме вкусовых предпочтений и технических характеристик будущего автомобиля, вам может помочь список или рейтинг самых продающихся и популярных автомобилей в России в 2016–2017 году. Если автомобиль пользуется спросом, значит, он заслуживает вашего внимания. Очевидный факт россияне...
Они появились в результате генетического моделирования, они синтетические, как одноразовый стаканчик, они практически бесполезные, как пекинесы, но их любят и ждут. Те, кто хочет боевую собаку, заводят себе бультерьера, кому нужна спортивная и стройная, отдают предпочтение афганским борзым, кому нужна...
Какая машина является самым дорогим джипом в мире
Все автомобили мира можно разделить по категориям, в которых будет непременный лидер. Так можно выделить самый быстрый, мощный, экономичный автомобиль. Существует огромное количество подобных классификаций, но одна всегда пользуются особым интересом – самый дорогой автомобиль в мире. В этой статье...
- Обсуждение
- Вконтакте
Автомобиль состоит из множества узлов. От стабильной работы каждого из них зависит производительность, динамика, мощность, безопасность. Выход из строя одной детали может повлечь за собой серьёзные последствия вплоть до ДТП.
Безусловно, каждый водитель знает, что сердцем автомобиля является двигатель. Но его работа не была бы возможной без качественной выхлопной системы. Чтобы понять её важность проведём параллель с биологией. Вы знаете, что благодаря лёгким поддерживаются дыхательные процессы в организме. Они также отвечают за выведение углекислого газа из крови. Если этого не происходит, то начинается кислородное голодание.
Само собой, ни к чему хорошему недостаток кислорода в крови привести не может. В худшем случае нарушается работа мозга, которая, в свою очередь, может привести к смерти. В случае неисправности выхлопной системы авто всё не так трагично. Но потеря мощности и увеличенный расход топлива гарантированы. Именно поэтому важно понимать, как работает этот узел, чтобы при необходимости осуществить ремонт.
Внимание! При самом плохом развитии событий неисправность выхлопной системы авто может привести к попаданию отработанных газов внутрь салона.
Важной функцией выхлопной системы авто является уменьшение шума от работы двигателя. Также нельзя обойти вниманием такие важные функции, как улучшение эксплуатационных качеств ДВС и очистку отработанных газов перед выбросом в атмосферу.
История создания
Первые модели двигателей внутреннего сгорания создавали просто оглушительный рёв. К тому же они были весьма маломощными и позволяли автомобилям развивать крайне небольшую скорость в сравнении с современными суперкарами.
Чтобы немного увеличить мощность автомобилестроители того времени создавали выхлопные системы авто таким образом, что отработанные газы попадали в атмосферу сразу через специальный клапан. Это устройство представляло собой примитивный аналог глушителя, установка которого позитивно сказывалась на мощности и экономичности.
Водитель сам должен был открывать клапан выхлопной системы, чтобы отработанные газы вышли наружу. При этом раздавался оглушительный свист, пугающий всех вокруг. Также это действие сопровождалось чёрными клубами дыма .
Внимание! Работа клапана выхлопной системы была настолько ужасной, что водителям запрещали открывать его в пределах городов.
Из-за слишком громкой работы выхлопной системы сложилось некое противостояние между горожанами и водителями. В результате правительства всех стран издали закон, запрещающий открывать клапан в черте города.
Естественно, находчивые автомобилестроители не могли упустить такой шанс опередить своих конкурентов. Разработка более тихой выхлопной системы для авто начала набирать обороты.
Первый прототип глушителя был создан пионерами автомобильной отрасли компанией The Reeves Pulley Co. Автором же самого изобретения является Милтон Ривз. Произошло это в 1896 году. Учёный создал систему перегородок, которая была призвана минимизировать шум, создаваемый ДВС.
Конечно же, за более чем 100 лет глушитель для выхлопной системы авто прошёл множество модернизаций. Одну из главных осуществил французский инженер Юджин Гудри. Это произошло не так давно. В 1962 году учёный подал патент на каталитический глушитель. Именно эта конструкция является основой для современного устройства, отвечающего за уменьшение шума.
Основная конструкция осталась неизменной. Всё те же перегородки в значительной мере уменьшали звук работы двигателя. Но теперь для их создания использовались дополнительные материалы, увеличивающие эффективность работы всей выхлопной системы. Мало того, все эти элементы помещались в закрытые системы.
Внимание! Современные глушители имеют схожую конструкцию, кроме одного исключения. Теперь большинство производителей в качестве абсорбирующего материала используют стекловолокно.
Если же говорить про общую структуру выхлопной системы авто, то за последние 50 лет она особо не менялась. Небольшие доработки были сделаны в начале 2000-х, но они также касались глушителя. Появились конструкции с изменяемым потоком. Это позволило модерировать шум ДВС для разного количества оборотов.
Также к интересным нововведениям можно причислить электронные глушители. Они служат для того, чтобы сделать шум ниже, используя для этой цели специальные наушники. Эта модификация позволила конструкции сделать ещё один небольшой технологический шаг в будущее.
Как работает выхлопная система авто
Устройство
Чтобы понять, как работает выхлопная система автомобиля нужно более подробно рассмотреть её устройство. Сама конструкция тесно связана с функционированием механизма, отвечающего за распределение газа. Сам механизм состоит из выпускных клапанов и коллектора.
В состав выхлопной системы авто входят такие конструкционные элементы:
- приёмная труба,
- резонатор,
- катализатор,
- глушитель,
- датчики или лямбда-зонд.
Также не стоит забывать про сажевый фильтр, который делает выхлопную систему для авто безопаснее для экологии. Это каноническая схема выхлопной системы авто. Естественно, что производители могут вносить в конструкцию дополнительные элементы и модификации, чтобы добиться большей производительности.
Внимание! В подробностях основное устройство выхлопной системы авто вы можете рассмотреть на схеме снизу.
Приемная труба выхлопной системы авто — это изогнутая конструкция с приваренной подошвой. Она присоединяется к выпускному коллектору. В некоторых модификациях можно наблюдать соединение с турбонагнетателем.
Материалом приёмной трубы выхлопной системы авто служит огнестойкий металл. Хотя иногда производители могут использовать нержавейку, но подобные случаи довольно редки. Автомобили с повышенной мощностью имеют по несколько труб.
Резонатор по форме напоминает банку. Именно в нём разделяются потоки выхлопных газов. Также этот элемент в значительной мере уменьшает скорость выхлопа. Материалом изготовления служит огнеупорная сталь.
Катализатор очищает выхлопные газы. По внешнему виду устройство напоминает металлическую ёмкость. Внутренний слой делается огнеупорным. Главным элементом конструкции считается тело. Оно, в свою очередь, делится на керамическое и металлическое.
Керамический катализатор состоит из трёх компонентов, которые помогают нейтрализовать выхлоп:
- Первый элемент представляет собой простую проволочную сетку. Она обычно делается из нержавеющей стали.
- Сетка покрывает керамическую подушку, которая также является вторым элементом. Её составляющие элементы силикат алюминия и слюда.
- Завершает конструкцию катализатора теплоизоляция. В действительности это простой корпус, который отличается высокой теплоустойчивостью и имеет двойные стенки.
Металлический катализатор выхлопной системы авто покрывается слоем палладия или платины. В основе лежит гофрированная фольга. Во всех остальных элементах конструкция сходна с керамическим аналогом.
Лямбда-зонд устанавливается на резьбовом соединении. Его основная задача фиксировать количество кислорода в отработанных газах и передавать информацию в блок управления. На её основе осуществляются определённые корректировки работы ДВС.
Глушитель представляет собой простую ёмкость из металла. Внутри размещаются перегородки и специальные материалы, способствующие понижению шума при работе двигателя авто. Главная задача устройства — модерация потока отработанных газов.
Все элементы конструкции выхлопной системы авто работают друг с другом в тесном взаимодействии. Выход из строя одного элемента приводит к тому, что вся система начинает сбоить. Именно поэтому автомобильные производители тратят много времени и средств, чтобы создать по-настоящему надёжную структуру.
Принцип работы
Принцип работы выхлопной системы авто не отличается особенной сложностью. Мало того, он не сильно изменился с самого внедрения данного конструкционного элемента в автомобиль.
Выхлопная система авто всё так же работает благодаря выпускному клапану. Когда этот механизм открывается, отработанные газы попадают в выпускной коллектор. Дальше всё зависит от типа ДВС.
Если в авто установлен бензиновый двигатель, то выхлопная система отправляет газы по приёмной трубе. В дизельных ДВС всё происходит немного по-другому. Отработанные газообразные вещества заставляют крыльчатку вращаться. Естественно, это в значительной степени повышает КПД устройства.
Внимание! В дизельных ДВС отработанные газы попадают в приемную трубу только после того, как заставят работать крыльчатку турбокомпрессора.
Из приёмной трубы авто газообразные вещества перенаправляются в катализатор. Там происходит оседание вредных примесей. Точнее, активных элементов . Сам элемент конструкции способен нормально работать только при температуре от 250 градусов и выше.
За химический состав газа отвечает лямбда-зонд. В идеале выхлопная система авто имеет сразу два датчика. Один находится на входе в катализатор, а другой на выходе. Это позволяет обеспечить высокую продуктивность работы системы.
Главный плюс систем с двумя датчиками заключается в более точном отображении данных. Подобная структура позволяет с большей точностью фиксировать соотношение воздуха и топлива.
После того как лямбда-зонд соберёт информацию, он отправляет её в блок управления. На основе полученных данных выдаются команды для системы, отвечающей за впрыск топливной смеси в цилиндры двигателя. Точнее, происходит регулировка соотношения воздуха и топлива.
Как только, отработанные газы проходят катализатор — происходит «гашение» выхлопа. В итоге газообразное вещество, поступившее в глушитель, представляет куда меньшую опасность для экологии.
Внимание! В глушители происходит смена направления выхлопа. Из-за этого шум резко уменьшается.
Пройдя все элементы схемы выхлопной системы авто, отработанные газы улетучиваются в атмосферу. Во многом эффективность работы этого узла зависит от толщины труб, которые также представляют важную часть механизма. Мало того, катализатор и глушитель должны быть достаточно чистыми. В противном случае выхлоп может быть затруднён.
Если катализатор и глушитель засорены, то отработанные газы будут скапливаться в цилиндрах авто. Именно из-за этого в большинстве случаев падает мощность мотора. В самых сложных случаях подобное приводит к тому, что вся топливная система приходит в негодность.
Итоги
Выхлопная система играет огромную роль в работе авто. При её неисправности наблюдается серьёзное падение мощности и повышенный расход топлива. Если не принять своевременных мер, то этот автомобильный узел может выйти из строя и нанести повреждения всем остальным узлам.
Автомобиль должен не только хорошо ехать, но и отменно звучать. Хорошая машина красивая во всех отношениях и красота это частично зависит и от звуков, которые техника издает. Эффектный звук закрытой двери, с благородным низким призвуком, приглушенное поклацывание реле поворотов, плотный шорох встречного ветра на скорости 180 км/ч. И, конечно, звук выхлопа. Именно глушитель формирует первое впечатление об автомобиле и о глушителе будем сегодня говорить.
Задачи глушителя автомобиля
Труба. Выхлопная, но труба. Простейшее на первый взгляд устройство, но от системы выхлопа зависит очень многое. Не только эстетическое звучание выхлопа, но и динамика автомобиля, и расход топлива, и комфорт в салоне, и наличие вибраций. Следовательно, если кто-то среди ночи спросит, для чего в автомобиле нужен глушитель, каждый уважающий себя автомобилист без запинки ответит:
- для снижения уровня шума работы двигателя;
- для уменьшения температуры выхлопных газов;
- для отвода отрабротанных газов за пределы автомобиля;
- для уменьшения уровня вредных выбросов в атмосферу.
Хотя последний пункт носит довольно условный характер.
Выхлопная труба работает в адских условиях. Температура отработанных газов на выходе из выпускного коллектора может достигать 800 градусов, а то и больше. Поэтому металл, из которого выполнен глушитель, должен не просто быть прочным, а и иметь некоторые термостойкие качества. Кроме температуры, на стенки выхлопной системы действует огромное давление, а высокая скорость перемещения выхлопных газов вызывает существенные звуковые колебания.
Как понизить шум выхлопа
Звуковая волна способна перемещаться в пространстве значительно быстрее газов, поэтому в конструкции глушителя огромное значение имеет его схема шумоподавления. Физические колебания от звуковых волн передаются на стенки выхлопной системы, а ее конструкция выполнена таким образом, что она преобразует звуковую волну в тепловую энергию, которую выхлопная труба, как радиатор, отдает атмосфере.
Снижение уровня шума глушителя невозможно добиться без создания некоего сопротивления отработанным газам, вследствие чего часть мощности двигателя, довольно незначительная, расходуется на преодоление это сопротивления. Чтобы минимизировать потери мощности, к которым неизбежно приводит шумоподавление, разработан прямоточный глушитель.
Он имеет минимум перегородок, не так сильно противодействует прохождению выхлопных газов и снижению их скорости, поэтому и звучит он совсем по-другому.
Технологии звукопоглощения
Схемы глушителей автомобилей
Устройство глушителя автомобиля в разрезе позволяет проследить, как именно реализована функция звукоподавления в каждом конкретном глушителе. В прямоточных, к примеру, никогда не применяется метод изменения направления движения газов, а стандартный глушитель использует повороты от 90 до 360 градусов. Изменение амплитуды колебаний звуковой волны реализовано за счет перфорирования внутренних труб. Именно этими внутренними трубами, их диаметром, диаметром и частотой расположения отверстий, можно заглушить шум практически во всем спектре частот.
Резонатор глушителя устанавливается сразу после приемной трубы и катализатора, а в задачи его входит нивелирование пульсаций потока газов. В разрезе он выглядит, как перфорированная труба, помещенная внутрь металлической камеры большего диаметра. Труба может изменять сечение на пути от входа до выхода газов.
Главный глушитель может иметь конструкцию посложнее и на нем лежит основная функция по шумоподавлению. Современные системы могут иметь в устройстве задней банки глушителя практически все схемы реализации шумоподавления. Камера, через которую проходит основная труба, может иметь несколько секций, в каждой из которых происходит шумоподавление на своем уровне. Как правило, эти камеры заполнены термостойким волокнистым материалом, что еще больше демпфирует вибрации и поглощает звуковые колебания.
Конструкция автомобильного глушителя постоянно развивается, а мы стараемся следить за новостями из конструкторских бюро самых прогрессивных автопроизводителей и тюнинг-ателье. Оставайтесь с нами, и пускай ваши глушители только ласкают слух заядлых автомобилистов. Удачных всем дорог!
Без которого эксплуатация современного автомобиля просто невозможна. Автомобильный глушитель выполняет следующие основные функции:
- снижение уровня шума отработавших газов;
- преобразование энергии отработавших газов, снижение их скорости, температуры, пульсации.
Отработавшие газы, покидающие цилиндры двигателя, имеют высокое давление. При движении отработавших газов по выпускной системе создаются звуковые волны, распространяющиеся быстрее газов. Глушитель преобразует энергию звуковых колебаний в тепловую энергию, чем достигается снижение уровня шума до определенного (заданного) значения. Вместе с тем с применением глушителя в выпускной системе создается противодавление, которое приводит к некоторому снижению мощности двигателя.
В глушителе используется несколько технологий снижения уровня шума:
- расширение (сужение) потока;
- изменение направления потока;
- интерференция звуковых волн;
- поглощение звуковых волн.
Расширение потока реализовано посредством нескольких камер разного объема, разделенных перегородками. Позволяет эффективно гасить низкочастотные звуковые колебания. Наряду с расширением в глушителе осуществляется сужение потока с помощью диафрагменного отверстия (дросселя). Используется для гашения высокочастотного шума.
В глушителе, за исключением прямоточных глушителей, предусматривается изменение направления движения потока отработавших газов. Угол поворота потока находится в пределе 90-360°, чем достигается гашение средне- и высокочастотных звуковых колебаний.
Интерференция звуковых волн, в зависимости от характера их наложения, приводит к увеличению (конструктивная интерференция) или уменьшению (деструктивная интерференция) амплитуды колебаний. В глушителе используются оба вида интерференции. Технология реализована с помощью перфорационных отверстий в трубах глушителя. Изменяя размер отверстий и объем окружающей трубу камеры можно добиться гашения звуковых колебаний в широком диапазоне частот.
При прохождении звуковых волн через специальный звукопоглощающий материал происходит их поглощение. Данный способ эффективен при гашении высокочастотных звуковых колебаний.
Для достижения наибольшего эффекта данные технологии в глушителях используются, как правило, в комплексе.
В современных автомобилях устанавливается от одного до пяти глушителей, в основном – два. Ближайший к двигателю глушитель называется предварительным (передним) глушителем или резонатором. За ним следует основной (задний) глушитель. Для каждой конкретной модели автомобиля и марки двигателя используется свой набор глушителей.
Резонатор служит для предварительного снижения уровня шума и уравновешивания пульсаций потока отработавших газов. Конструктивно резонатор представляет собой перфорированную трубу, помещенную в металлический корпус. Для повышения эффективности гашения колебаний в трубе выполняется дроссельное отверстие.
Основной глушитель обеспечивает окончательное шумоподавление. Он имеет более сложную конструкцию. В металлическом корпусе размещается несколько перфорированных трубок. Корпус разделен перегородками на 2-4 камеры. Некоторые камеры могут заполняться звукопоглощающим материалом. В основном глушителе поток отработавших газов многократно меняет свое направление – лабиринтный глушитель.
Из всех конструктивных элементов выпускной системы больше всех подвергается модернизации (тюнингу) глушитель. При тюнинге выпускной системы устанавливается т.н. прямоточный глушитель (одна прямоточная труба на все камеры без изменения направления потока). Такой глушитель обладает меньшим противодавлением, но существенной прибавки в мощности двигателя он не дает. Основное преимущество прямоточного глушителя «благородное» или «спортивное» звучание автомобиля (кому, что больше нравиться).
Конструкция прямоточного глушителя объединяет корпус из нержавеющей стали, в котором размещена перфорированная труба, обернутая стальной сеткой и звукопоглощающим материалом. Стальная сетка обеспечивает в основном защиту звукопоглощающего материала от выдува. В качестве звукопоглощающего материала используется стекловолокно. В прямоточном глушителе звуковые волны беспрепятственно проходят через отверстия трубы, металлическую сетку и поглощаются стекловолокном (преобразуются в тепловую энергию ).
Первые глушители, а правильно их называть устройства для подавления шума выстрела, появились еще в конце девятнадцатого века, вслед за изобретением бездымного пороха. Первый патент на устройство такого рода был выдан в 1899 году. В начале 20 века было открыто первое серийное производство глушителей.
Первыми устройства для снижения шума выстрела оценили отнюдь не спецслужбы, а охотники. Бесшумность давала возможность при промахе по зверю не спугнуть дичь, и тем увеличивались шансы на повторный выстрел. Чуть позже к ним присоединился и преступный мир. Достаточно скоро во многих странах ввели законодательные ограничения на продажу и обладание такими устройствами.
Сами по себе глушители, как инженерные устройства, весьма интересны. Прежде чем рассматривать принципы их действия, разберемся, что именно мы слышим, когда слышим звук выстрела.
1. Самая, как правило, громкая составляющая звука выстрела это взрыв порохового заряда в патроне. Это так называемая дульная волна, которая следует за пулей вместе с пороховыми газами. Температура и давление пороховых газов на выходе из ствола намного превосходят эти параметры окружающего воздуха. Мгновенно расширяясь при выходе, они и производят этот грохот. Глушитель должен погасить дульную волну: снизить давление и температуру пороховых газов перед их выходом в окружающее пространство.
2. Звук самой пули - ударная баллистическая волна, движущаяся вместе с пулей в случае, если ее скорость превышает скорость звука (330 м/с). Такой скоростью вылета пули обладают большинство современных пистолетов и практически все винтовки. Убрать эту составляющую возможно, лишь снизив скорость вылета пули до величины, меньшей скорости звука. В пистолетах это достигается уменьшением длины ствола (либо с тем же эффектом добавление отверстийдля выхода пороховых газов. В винтовках возможен лишь путь использования специальных боеприпасов с уменьшенным действием (так называемых "дозвуковых патронов")
3. Звук, издаваемый воздухом, вытесненным из ствола пулей и пороховыми газами, вырвавшимися в зазоры между пулей и стволом.
4. Механические звуки, издаваемые движущимися частями оружия - удар бойка по капсулю, лязг механизма перезаряжения и т.п. Эти звуки невозможно убрать механическими устройствами. Возможно только конструктивное изменение оружия, в частности, использования неавтоматических образцов.
В этой статье мы будем рассматривать способы борьбы с первой составляющей - дульной волной.
Самое простое устройство для глушения звука выстрела представляет собой надульную насадки на стандартное оружие, содержащую одну или несколько расширительных камер, разделенных поперечными диафрагмами. Такими были первые глушители, они и стали наиболее распространенными. Действие большинства из них основано на расширении пороховых газов до выхода в атмосферу, что ведет к уменьшению давления потока газов, а значит к снижению громкости выстрела. Пороховые газы, двигаются вслед за пулей, последовательно расширяясь и охлаждаясь в камерах глушителя, в которых постепенно теряют свою энергию. Такой глушитель одновременно играет роль пламегасителя.
Простейший надульный глушитель
1-резиновая мембрана с щелью
2-расширительная камера
3-соединительная гайка
Газы перед тем, как очутиться в атмосфере, расширяются в камере глушителя. При этом падают их давление и температура. Теоретически газы должны вытекать из корпуса глушителя исключительно после пули, однако в реальности это происходит раньше, когда давление снизилось еще недостаточно. Это снижает эффективность работы глушителя.
Считается, что с увеличением количества камер повышается и эффективность глушения. Однако часть пороховых газов всегда опережают пулю и так как диаметр отверстий в поперечных перегородках больше диаметра пули, часть газов истекает из глушителя со сверхзвуковой скоростью, что несколько снижает эффективность данных устройств. Такие глушители расположены вокруг ствола или крепятся к его дульной части.
Двухкамерный эксцентрический глушитель
1-камера
2-перегородка
Многокамерный глушитель
1-камера 2-перегородка
Эффективность глушителя повышается если камеры разделяются сплошными перегородками из пробки, кожи, пластика, резины или даже плотного картона, тоже с отверстиями, соосными стволу. Чтобы газы не успели обогнать пулю, эти отверстия могут прикрываться глухими мембранами (пробками). Но на их пробивание уйдет дополнительная энергия - в результате скорость пули снизится и ухудшится кучность огня. Мембраны быстро изнашиваются (многие, фактически, одноразовые), поэтому оружие с таким глушителем применяется лишь для огня одиночными выстрелами.
Энергия истекающих газов может быть уменьшена за счет их расширения, завихрения, перетекания из камеры в камеру, сталкивания со встречными потоками, а также с помощью различных теплопоглотителей. Эти принципы и используют следующие образцы.
Глушитель с рефлектором-отражателем
1-параболический рефлектор
2-корпус
3-гайка
4-ствол
Глушитель с отклонением потока
1-внутренняя втулка с отверстиями
2-отклоняющие конуса
3-алюминиевая стружка-поглотитель
4-средняя втулка с перфорацией
5-наружная труба с щелевыми отверстиями
Глушитель с завихрением потока
1-корпус
2-завихряющие перегородки
Глушитель с разбиением потока
1-внутренняя втулка с перфорацией
2-винтовая спираль разбиения потока
Прямые перегородки расширительных камер часто заменяют изогнутыми и воронкообразными, отклоняющими пороховые газы к периферийной части глушителя, что препятствует их обгону пули. Этот же эффект достигается применением винтообразной перегородки, проходящей по всей длине глушителя.
1-внутренняя труба
2-прямоугольное окно
3-сварной шов
4-листовой материал
5-передняя камера
6-канал для прохода пули
В современных образцах расширительные камеры обычно частично заполняют теплопоглощающим материалом: например абсорбирующей мелкой алюминиевой сеткой-наполнителем или даже просто стружкой, медной проволокой. Такие наполнители отнимают дополнительную часть тепла от пороховых газов, улучшая показатели устройства. Однако их сложно очищать от порохового нагара, поэтому приходится периодически менять. Заметно влияет на эффективность глушения даже материал перегородок: простая замена стальных на алюминиевые, более теплопроводные, дает заметный эффект снижения звука выстрела. Но при продолжительной стрельбе, по мере повышения давления в расширительных камерах и нагрева охлаждающих элементов и всей конструкции, эффективность устройства резко падает, и после десятка-другого выстрелов, произведенных подряд, “бесшумное” оружие превращается в самое обычное шумное. Поэтому рекомендуется вести огонь одиночными выстрелами и с большими паузами, чтобы дать остыть всей конструкции.
Многокамерный глушитель с теплопоглощаемым наполнителем
1-гайка
2-проволочная сетка
3-межкамерные перегородки
4-распорные втулки
5-отверстия в стволе
Эффективность глушителя повышают путем сложных и скрупулезных расчетов его внутренней газодинамики, когда за счет использования фигурных перегородок сложного профиля в его корпусе создается поворот потока газа, противопотоки и турбулентные завихрения. Частицы газа, соударяясь, быстро теряют при этом свою энергию.
Глушитель с предварительным отводом пороховых газов из канала ствола
1-отверстие в стволе с обратным каналом
2-передняя многокамерная часть глушителя
3-расширительная задняя камера
В глушителе с обтюрацией межкамерные перегородки изготовляются из упругого материала и имеют щели для пропуска пули. В этой конструкции газы не опережают пулю, а замедленно истекают вслед за ней из расширительных камер. Но недостатком подобных конструкций является быстрый выход из строя межкамерных перегородок.
Глушитель с обтюрацией
1-распорная втулка
2-резиновый (эбонитовый) обтюратор
3-расширительная камера
Есть способ заглушить один-единственный выстрел. Он был продемонстрирован нам в фильме "Брат". Киллер надевает на пистолет обычную пустую пластиковую бутылку, которая служит простейшим одноразовым однокамерным глушителем расширительного типа. Пуля свободно пробивает ее, но пороховые газы, предварительно расширившись в объеме бутылки, несколько снижают свою энергию и, соответственно, громкость выстрела.
Лучшие конструкции глушителей на сегодня обеспечивают снижение звука выстрела более чем 500 раз. Серьезным недостатком остается низкая надежность (особенно при использовании эластичных мембран или шайб), поэтому глушители остаются специальным средством и бесшумное оружие пока не может становится массовым для вооруженных сил.