Принцип работы выхлопной трубы. Переделываем штатную выхлопную систему на прямой выпуск

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

Глушитель в разрезе

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

Расположение глушителя в автомобиле относительно всей выхлопной системы

О звуке

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

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

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

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

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

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

Как устроен глушитель изнутри?

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

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

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

Резонатор

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

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

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

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

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

Недостатки глушителя и другие типы глушителей

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

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

Устройство глушителя-"стеклопакета"

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

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:

1. Первый элемент представляет собой простую проволочную сетку. Она обычно делается из нержавеющей стали.
2. Сетка покрывает керамическую подушку, которая также является вторым элементом. Её составляющие элементы силикат алюминия и слюда.
3. 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.

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.

Система отвода отработанных газов автомобиля позволяет не только удалять продукты сгорания топлива, но и увеличить эффективность работы силового агрегата, а также значительно снизить шумовой фон. Для этого в системе используется такой узел, как глушитель, который способен подавлять шум, создаваемый выхлопными газами, и значительно снизить уровень их токсичности. Все эти показатели зависят от того, как устроен глушитель.

Независимо от того, изготавливается ли глушитель в заводских условиях, или же собирается своими руками, в его конструкции должны быть следующие обязательные элементы:

• Выпускной коллектор сочленяется непосредственно с двигателем авто через приемную трубу, которая может быть оборудована виброкомпенсатором.
• Отработанные газы из приемной трубы попадают в полость катализатора, в котором догорают остатки топлива, и снижается насыщенность углекислого газа.
• Из катализатора газовые потоки устремляются в камеру резонатора, где гасятся колебания и уравновешивается воздействие их пульсации.
• Затем объем отработанных газовых потоков проходит через камеры заднего глушителя, который призван снижать шум.

Принцип работы

Прежде чем приступить к ремонту глушителя автомобиля или его сборке своими руками, нужно понять основные принципы его работы. Если посмотреть на устройство в разрезе, то можно увидеть множество металлических или керамических перегородок, термостойкую вату, а также присутствие перфорированных труб. Наличие этих элементов в конструкции глушителя замедляет скорость движения газовых потоков. При ремонте своими руками важно заменить изношенные элементы качественными аналогами.

В свою очередь их снижение позволяет сгладить работу мотора с учетом каждого такта.

Не существует стандартов по производству выхлопной системы и отдельных ее элементов, поэтому глушители различных производителей авто могут существенно отличаться друг от друга.

Если вы решили своими руками модернизировать отдельные элементы системы отвода отработанных газов, то необходимо учитывать некоторые нюансы:

• на мощных двигателях автомобилей должен стоять резонатор достаточно большого объема, который будет обеспечивать необходимый уровень сглаживания выхлопа;
• количество перегородок внутри камер, которые сглаживают неравномерность объема отводимых потоков.

Типы шумопоглощающих элементов

Глушители в авто могут быть активными, которые представляют собой достаточно простое устройство, а также реактивными. В первом случае для их производства используются вибростойкие материалы, которые способны выдерживать воздействие высоких температур. Активные устройства наиболее популярны, поскольку неприхотливы в эксплуатации. Существенным их недостатком является их быстрое загрязнение. Реактивные устройства глушителей состоят из сложных элементов камер-резонаторов.

Что касается задней шумопоглощающей камеры автомобиля, то в ее устройстве присутствует множество отсеков, которые содержат в себе специальный наполнитель. Он необходим для снижения звука отводимых газов при работе двигателя авто. В устройстве современных глушителей автомобилей может использоваться несколько технологий поглощения звукового фона и очистки отделяемых газов одновременно. Они могут содержать в себе множество различных материалов, которые обеспечивают максимальное снижение звука отработанных потоков газов, уровня их токсичности и температуры.

Особенности глушителя-прямотока

Такое устройство может быть использовано для увеличения производимой мощности авто. Глушитель-прямоток использует энергию газовых потоков, которая преобразуется в мощность автомобиля. Как бы странно это ни звучало, но такое возможно: вначале из коллектора обеспечивается выпуск потоков газов с минимальным сопротивлением, а двигатель автомобиля в свою очередь затрачивает меньше усилий на преодоление силы их давления. Именно этим и достигается увеличение полезной мощности мотора авто.

При изготовлении глушителя-прямотока используется камера, внутри которой помещается перфорированная труба, а также имеется небольшое количество разделительных перегородок (при изготовлении прямотока своими руками эту важную деталь необходимо учитывать). Отработанные газы практически не испытывают сопротивления внутренних перегородок, а отверстия в трубе позволяет им максимально расширяться, после чего они выходят наружу практически бесшумно. Этому также способствует применение внешних кожухов, пропитанных специальным составом.

Самостоятельный ремонт глушителей

Основной проблемой элементов систем отвода выхлопа является появление дыр, вследствие перепада температур и внешнего ударного воздействия на корпус элементов. При обнаружении пробоины в корпусе резонатора, труб или заднего глушителя, нужно изготовить латки из листового металла. От размеров «свища» необходимо сделать запас около 10-12 мм, после чего место пробоя нужно тщательно обработать.

Ремонт своими руками особых сложностей не представляет. При наложении латок желательно пользоваться полуавтоматической сваркой. При этом необходимо следить за ровностью и непрерывностью сварного шва. Таким же образом реставрируются дефекты труб и внутренних элементов.

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 ).