Глушитель , в разговорном сленге просто глушак – это один из важнейших конструктивных элементов выпускной системы, без которого эксплуатация машины становиться невозможной, в связи с сильным шумом исходящих отработанных газов с двигателя. Данное устройство предназначено для поглощения давления газов и снижения шума выпускной системы ДВС.
Устройство глушителя
Система выхлопной трубы разделена на такие части глушителя:
- Приемные трубы, штаны или паук, которые идут из каждого цилиндра трубы и сходятся в одну. Они уменьшают влияние цилиндров друг на друга. Изделие крепится к двигателю.
- Пламегаситель – это своего рода «резонатор», основным заданием которого является отражение звуковых волн от выхлопа, данный элемент снижает ступень шума и пульсацию газов.
- Труба от пламегасителя.
- Основная часть глушителя, которую еще называют «банка». Это герметическая камера объемом в несколько литров, в которой находятся перегородки, смягчающие пульсации выхлопных газов.
Устройство глушителя (выхлопной трубы)
Функции глушителя
Глушитель создан для того, чтобы снижать уровень шума, который возникает в процессе переработки газов и воздуха и выведения их в атмосферу. Второй основной функцией этого инструмента является преобразование энергии от переработанных газов, уменьшение их температуры и снижение скорости.
Несколько камер разного размера, которые разделяет перегородка, реализуют расширение и сужение потока. Это происходит благодаря диафрагменному отверстию, также именуемому дросселем.
Кроме этого, в глушителе предусматривается изменение изначального направления потока этих самых переработанных газов. Именно это помогает погасить высокочастотных звуковых колебаний.
Причины поломки глушителя:
Ремонт глушителя самостоятельно
Для того, чтобы вам легче было осмотреть глушитель, следует его отсоединить от автомобиля. Это поможет быстрее и качественнее исполнить работу. Если во время визуального осмотра вы не увидели никаких серьезных повреждений, то, скорее всего, поломка находится внутри.
Очень важно напомнить, что не имея достаточного опыта лучше обратиться в автомобильный сервис, где опытные мастера помогут устранить все дефекты глушителя.
Если же при визуальном осмотре вы обнаружили повреждения (пробитую камнем дыру), то вам понадобится сварочный аппарат. А вот если видны прогоревшие, проржавевшие дыры, то такой глушитель варить не рекомендуется, поскольку он вскоре снова прохудеет, нужна замена глушителя, причем желательно из качественного материала. Часто случается так, что поломка происходит в месте соединения мотора с выхлопной трубой. Этот элемент называется гофра.
Причины поломки гофры
- создание дополнительного давления от поврежденного катализатора;
- деформация стенок гофры под воздействием выхлопных газов;
- механическое повреждение от дороги.
Замена данной детали также требует большого опыта, ведь это очень деликатная работа. Если вы уже делали подобное раньше, то уже знаете, что для этого нужно иметь «твердые руки», ведь неумелое обращение с нужным для ремонта оборудованием может нанести вред автомобилю или другим деталям.
Стоит помнить что для каждой модели автомобиля глушитель разработан индивидуально и устанавливая на него не оригинальный, вы подвергаете двигатель машины к снижению мощности или скорейшему износу.
Связанные термины
Глушитель является одним из важнейших элементов выпускной системы. Эксплуатация современного автомобиля без глушителя просто невозможна. Функции автомобильного глушителя:
1. уменьшение шума отработавших газов;
2. преобразование самих отработавших газов, то есть уменьшение их скорости, температуры (t), пульсации.
Стоит помнить о давлении отработавших газов, оно очень высокое. При движении газов, которые уже отработали по выпускной системе могут создаваться определенный звук, который способен распространяться активнее газов. Автомобильный глушитель уменьшает звуковые колебания, преобразуя их в тепловую энергию. К тому же с использованием глушителя в выпускной системе образуется определенное противодавление, которое в итоге приводит к определенному снижению мощности двигателя.
Какие технологии в глушителе уменьшают шум?
Расширение (сужение) потока, что позволяет уменьшать звуковые колебания;
Изменение направления потока. Угол поворота потока воздуха находится в районе 80-350°, что гасит средние и значительные звуки.
Изменение звуковых волн, которое в зависимости от характера их накладывания, может приводить к изменению состояний - увеличению (конструктивная интерференция) или уменьшению (деструктивная интерференция) амплитуды колебаний. В глушителе применяются 2 вида изменений. Технология работает с помощью специальных перфорационных отверстий в самих трубах глушителя на иномарку или автомобиля ваз. Изменяя размер отверстий и объем (V) окружающей трубу камеры можно получить уменьшение звуков в значительном диапазоне частот.
Поглощение звуковых волн. Данный способ подойдет при уменьшении высокочастотных звуковых колебаний.
Часто используют два вида изменений звука.
В выпускаемых автомобилях применяют от 1 до 5 глушителей, но чаще всего – два. Близкий к мотору глушитель называется предварительным (или передним) глушителем или резонатором. Затем идет задний (главный) глушитель. Как правило, для каждой конкретной модели машины и марки двигателя применяют определенные глушители.
Как устроен резонатор
Резонатор служит для предварительного уменьшения звуковых колебаний и потока отработавших газов. Резонатор - это перфорированная труба в металлическом корпусе. Для того, чтобы эффективно уменьшить колебания в трубе применяют дроссельное отверстие.
Устройство основного глушителя
Основной глушитель значительно «гасит» шум. Он имеет более усложненное строение. В металлическом корпусе расположено небольшое количество перфорированных трубок. Корпус поделен перегородками на несколько камер. Некоторые из этих камер могут заполняться специальным звукопоглощающим материалом. В основном глушителе поток газов, которые уже много раз изменяли свое направленность – лабиринтный глушитель.
Водители, которые хотят усовершенствовать, тюнинговать выпускную систему больше всего обращают внимание на глушитель. При тюнинговых работах выпускной системы устанавливается т.н. прямоточный глушитель (одна прямоточная труба на все камеры без изменения направления потока). Такой глушитель обладает уменьшенным противодавлением, но значительной прибавки в мощности двигателя он не дает. Основной плюс прямоточного глушителя «благородное» или «спортивное» звучание вашей машины (кому, что больше "по душе").
Устройство прямоточного глушителя
Строение прямоточного глушителя соединяет корпус из нержавеющей стали, в котором расположена специальная перфорированная труба, которая обернута стальной сеткой и особым звукопоглощающим материалом. Стальная сетка защищает звукопоглощающий материал от выдува. В качестве звукопоглощающего материала используется простое стекловолокно. В прямоточном глушителе звуковые волны без проблем проходят через отверстия трубы, металлическую сетку и поглощаются стекловолокном (преобразуются в простую 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.
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.
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.
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.
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.