Устройство глушителя автомобиля и принцип действия

Назначение и устройство каталитического нейтрализатора

Нейтрализатор устанавливается в выхлопной системе автомобиля и применяется для максимального снижения токсичности выхлопного газа. Применение данного устройства осуществляется как на дизельных, так и на бензиновых двигателях и является обязательным для всех автомобилей, оснащенных двигателем внутреннего сгорания.

Современная конструкция нейтрализатора представляет собой специальный блок-носитель, корпус устройства и теплоизоляция. Основным элементом является блок-носитель, который изготавливается из специальной огнеупорной керамики. Внутри блока располагается большое количество сот (или, по-другому, ячеек). Такая конструкция позволяет значительно повысить площадь соприкосновения рабочих частей нейтрализатора с отработанными газами. Поверхность ячеек покрывается специальным слоем каталитического вещества. В качестве нейтрализатора может применяться родий, платина или палладий.

Суть действия катализатора заключается в следующем. Двигатель автомобиля не может обеспечить полное сгорание топлива и отправляет большое количество вредных газов в выхлопную систему автомобиля. Попадая в каталитический нейтрализатор, вредные газы контактируют с каталитическим слоем и окисляются. В процессе прохождения выхлопного газа по всему блоку-носителю, вредные вещества окисляются до конца, и на выходе получается самый обычный углекислый газ.

Применение трех металлов обеспечивает полное окисление трех разных веществ. Помимо углевода и оксида углерода, в отработавших газах может содержаться оксид азота, который также подвергается полному окислению и превращается в обычный безвредный азот. Таким образом, выхлопной газ становится менее вредным и оказывает меньшее отрицательное воздействие на окружающую среду.

Сам блок-носитель, обычно, размещен в металлическом корпусе, который предохраняет нейтрализатор от механических воздействий, например, ударов о неровности дорожного покрытия. Между блоком и корпусом прокладывается слой теплоизоляции, чтобы исключить передачу тепла на корпус. Применение теплоизоляции связано с особенностями работы нейтрализатора. Дело в том, что для успешного окисления вредных веществ необходима большая температура. Самая минимальная температура для успешного дожигания отработанных газов должна быть в пределах 300 градусов Цельсия. Для спортивных автомобилей этот параметр может достигать 1500-3000 градусов Цельсия. Теплоизоляция позволяет поддерживать температуру в заданных пределах и обеспечивает нормальную работу каталитического нейтрализатора.

Внутри блока устанавливается датчик кислорода. Это электрическое устройство сообщает водителю о том моменте, когда катализатор необходимо заменить. Если соты забиваются или керамический слой становится меньше, датчик срабатывает и посылает сигнал на электронный блок управления двигателем, который переводит работу мотора в аварийный режим и сигнализирует лампой на панели приборов, что необходимо выполнить проверку исправности систем. Часто, чтобы избавить от преждевременного и случайного срабатывания датчика, создают специальную обманку нейтрализатора, которая говорит датчику о том, что катализатор по-прежнему в норме. Это связано с тем, что замена каталитического нейтрализатора стоит очень дорого, и не каждый водитель может позволить себе такой ремонт. Так что, большинство водителей просто докатывают старую деталь до полного изнеможения и меняют нейтрализатор позже.

Помимо теплоизоляции, регулировать температуру работы нейтрализатор можно не только с помощью теплоизоляции. На температуру нейтрализатора может влиять и место установки. Так, например, для повышения температуры катализатора, его размещают прямо за выпускным коллектором, так как последний имеет высокую скорость и температуру нагрева.

Назначение

Как известно, в двигателе при работе происходит воспламенение смеси. Это возгорание сопровождается характерным звуком. При взрыве образуется колоссальная толкательная энергия. Она настолько велика, что способна поднять поршень в верхнюю мёртвую точку. В последнем такте работы происходит выпуск газов. Они под давлением выходят в атмосферу. Но для чего же нужна система выхлопа? Она служит для гашения звуковых колебаний. Ведь без нее работа даже самого технологичного мотора была бы громкой и невыносимой.

Таким образом, система выхлопа выполняет следующие функции:

• Вывод из цилиндров двигателя продуктов горения.
• Снижение уровня токсичности газов.
• Исключение попадания продуктов горения в салон автомобиля.

Причины поломки глушителя:

1. Высокий температурный режим внутри системы, около 600 °C. Температура, способствует прогоранию метала;
2. В результате активного воздействия внешней среды (вода, грязь, перепады температур);

Рекомендуем: Описание и принцип работы системы курсовой устойчивости ESC

Выхлопные газы и дорожное покрытие – два злейших врага выхлопной трубы

1. Основным врагом глушителя автомобиля является низкое качество топлива, которое содержит много разных примесей. Что способствует не только быстрому прогоранию, но и загрязнению катализатора, который очищает выхлопные газы от примесей.
2. Неверно настроенные параметры системы зажигания (повышенное содержание CO).

Отличие прямоточного глушителя от обычного

На схеме видно, что прямоточном глушителе отсутствуют поперечные перегородки Штатный глушитель состоит из довольно сложной системы труб и решёток, в которых гасятся шумы. Частями выхлопной системы на современном автомобиле также являются лямбда-зонд, каталитический нейтрализатор, датчик измерения температуры выхлопных газов. Таким образом, штатный глушитель по сравнению с прямотоком — чуть более сложная система.

Штатный глушитель состоит из сложной системы труб и решеток

Устройство прямоточного глушителя

Для грамотного тюнинга выхлопной системы желательно в сочетании с прямотоком ставить другой, усовершенствованный выпускной коллектор, удалять катализатор и устанавливать приёмную трубу увеличенного диаметра. Ведь в тюнингованной выхлопной системе удалены все препятствия, стоящие на пути выхлопных газов.

Прямоточный глушитель сделан так, чтобы его пропускная способность была выше, чем у глушителя штатного, и он более свободно выносил отработанные газы из двигателя. В результате такого тюнинга улучшается продувка цилиндров, на поршнях и клапанах оседает меньше нагара, что, в свою очередь, увеличивает ресурс силового агрегата. Его мощность повышается примерно на 15%.

Сопутствующим фактором является некоторое ухудшение — по сравнению со штатным глушителем — шумовых показателей

Прямоточный глушитель обладает суровым рыком, который может привлечь внимание ГАИ, стать причиной штрафа или вызывать гнев соседей, когда рано утром у них под окнами прогазовывает тюнингованный автомобиль

При установке усовершенствованной выхлопной системы следует учитывать и эти факторы, иначе тюнинг может стать причиной бессмысленных затрат в дальнейшем. Отсутствие внутренних перегородок и шумопоглощающей набивки делает прямоток относительно простым в изготовлении.

Глушители штатный и прямоточный с удаленным «лабиринтом» и шумопоглотителями

Что даёт прямоток

Существенное улучшение мощностных показателей автомобиля с установкой прямоточного глушителя происходит тогда, когда силовой агрегат полностью исправен, держит нормальную компрессию, мало изношен, а ещё лучше — если какие-либо его составные части подвергались доработке. Так, прямоток увеличит мощность, если тюнинговалась головка блока цилиндров, система впуска, сам блок цилиндров растачивался под больший объем. Если автовладелец пока не принимался за серьёзные переделки мотора, но желает потратиться на тюнинг выхлопа, то тем самым он все же увеличит мощность силового агрегата, получив в придачу басовитый гул, сделав машину чуть динамичнее.

От характера выпуска отработанных газов зависит наполнение цилиндров топливовоздушной смесью. Впрочем, изменение звучания в «спортивную» сторону иногда достаточно для автолюбителя, так как оно придаёт автомобилю некий стиль. Переходить к любому изменению конструкции авто стоит с максимальной серьёзностью, так как все системы и агрегаты в нём взаимосвязаны. При неграмотной переделке выхлопной системы можно получить сильно ревущий автомобиль, езда в котором станет невыносимой как для водителя, так и для пассажиров.

Признаки неисправности резонатора глушителя

Любые неисправности резонатора могут привести к понижению мощности мотора, а также повлиять на уровень шума. Чаще всего автолюбители сталкиваются со следующими признаками ухудшения работы дополнительного глушителя:

• Увеличилась громкость звука работающей выхлопной системы.
• Появился металлический дребезжащий шум в месте, где установлен резонатор. Причиной этому может стать то, что одна из внутренних частей резонатора прогорела насквозь.
• Мощность двигателя начала падать. Это является следствием уменьшения пропускной способности дополнительного глушителя.

Если вы заметили один или сразу несколько характерных признаков, произведите ремонт или замену резонатора.

Ремонт глушителя автомобиля

Как правило ремонт глушителя автомобиля хендай санта фе или любого другого авто сводится к заварке прогнивших дыр в основном глушителе, переваривать внутренние части как правило берутся только лютые энтузиасты. Да и смысла переварки внутренностей на старом глушителе как такового и нет. Потому как метал уже от звука и температур устал и стал так сказать сыпучим и трухлявым, потому проще купить новый глушитель. Но, а там каждый смотрит, конечно, по своим финансовым возможностям и настроению души.

Вот еще одно фото схема глушителя автомобиля так сказать для полноты понимания, тут хорошо видны два типа глушителя обычный глушитель и прямоточный глушитель, как вы понимаете в прямоточном из за его устройства звук будет намного громче, так как в нем отсутствуют гасительные камеры для звука

Основные элементы выхлопной системы

Конструкция выхлопной системы становится более сложной, но с каждой новой моделью машины она включает в себя все те же элементы.

Коллектор

Приемная труба является промежуточным звеном между двигателем машины и нейтрализатором (катализатором). Коллектор отвечает за вывод газов. Так как в этом случае идет очень сильная механическая и температурная нагрузка, которая может доходить до 1000 градусов, то к этой части глушителя предъявляются довольно строгие требования. Поэтому при изготовлении приемной трубы используют только самые лучшие сплавы чугуна и стали.

Также на этой детали иногда устанавливают вибро-компенсатор (гофру), благодаря которому вибрация двигателя гасится и не переходит дальше по выхлопной системе.

Нейтрализатор

В каталитическом нейтрализаторе (или катализаторе) происходит «дожиг» несгоревших остатков топлива и переработка окиси углерода. Этот элемент выхлопной системы представляет собой специальную камеру или бачок, в котором расположен керамический или металлический элемент в виде сот. Благодаря этим сотам газовые смеси очищаются за счет химических реакций.

Сейчас производители начали изготавливать многосекционные нейтрализаторы, отвечающие всем международным стандартам, которые производят обработку большего спектра вредных веществ.

Передний глушитель (резонатор)

Резонатор – по сути, является одной из тех деталей, которые принято называть глушителями. Этот элемент выполняет функцию снижения шума, но никак не очистки выхлопных газов. Когда газы проходят через резонатор, создается много шума. Поэтому внутренняя «начинка» переднего глушителя представляет собой многочисленные решетки и отверстия, которые позволяют снизить скорость вырывающихся газов, а также вибрацию. По большому счету резонатор – это бак с перфорированной трубой.

Передние глушители бывают:

• Активными. Такие глушители изготавливаются из специальных звукопоглощающих материалов, а их конструкция отличается простотой.
• Реактивными. В глушителях этого типа используются комбинации из расширительных, а также резонаторных камер.

Не стоит путать резонатор с задним глушителем, так как их конструкция сильно отличается.

Рекомендуем: Как работает система круиз-контроля на механике и что это такое?

Задний глушитель

Когда мы говорим «глушитель» то чаще всего в виду имеется именно задняя часть выхлопной системы. Этот элемент производит окончательное поглощение шума, а также осуществляет завершающий вывод газов.

В отличие от резонатора, внутренняя «начинка» заднего глушителя неоднородна. Внутри него установлено несколько камер со специальными наполнителями. Благодаря пористой структуре, системе перегородок и воздуховодам удается не только избавиться от сильного шума, но снизить температуру в системе.

Говоря о снижении шума, нельзя обойти стороной другой тип системы, который снижает повышенный шум в выхлопной трубе.

Устройство глушителя автомобиля в разрезе, действующего по принципу поглощения шумов, изображено на схеме.

Как и в резонаторе, здесь устанавливаются перегородки и перемычки в виде трубок. Только в последних выполнено множество отверстий различного диаметра (перфорация), а по бокам уложен негорючий поглощающий материал. Как правило, для данных целей используется базальтовая либо каолиновая вата, спокойно выдерживающая температуру газов 600–700 °С.

Звуковые волны, проходя через соседние патрубки с отверстиями, частично рассеиваются и гасятся за счет наложения друг на друга. Вторая часть колебаний поглощается наполнителем, а третья сглаживается благодаря перегородкам и изменению направления потока.

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.

Как еще можно снизить уровень шума глушителя

Также для снижения шума можно установить зеркальный глушитель. Такие модели работают по такому же принципу, как и акустические зеркала. Чаще всего зеркальные глушители можно встретить в выхлопных системах двухтактных моторов мотоциклов и скутеров. Устройство глушителя в этом случае представляет собой выпускное колено и резонаторную банку, в которой отработанные газы «утихомириваются». При этом уровень сопротивления будет значительно ниже, а на мощность двигателя не будет расходоваться. Однако стоит учитывать, что из-за зеркального эффекта температура выхлопной трубы будет повышаться.

Подобный принцип используется в системах автомобилей ВАЗ 2107, Нива, 2115 и многих других.

Помимо этого существуют поглотительные и ограничительные глушители, которые также понижают шум.

Тюнинг глушителя своими руками.

     Разобравшись с предназначением, строением и видами глушителей, перейдем к самому больному спору, в котором сломано немало копий.

Можно ли заменой только глушителя увеличить мощность стокового автомобиля?

     Наше мнение — однозначно нет. Если вы поставите самую дорогую прямоточную «банку» самого известного производителя на стоковый двигатель, не подвергнувшийся тюнингу впускного и выпускного коллектора (и т.д.), никакой прибавки мощности не будет. Однако это не значит, что установка тюнингового глушителя лишена смысла.

        И так, положим, что на непростом пути тюнинга, по тем или иным причинам, Вы все же решили произвести замену стоковой банки. Какими принципами нужно руководствоваться?

2. Низкое сопротивление = минимизация потерь мощности.1. Легкий вес. Легкое авто — быстрое авто.

3. Снижение уровня шума(иначе мы бы вовсе от него отказались).

4. Стоимость и простота конструкции.

5. Компактный размер (упростит монтаж).

      Выходит, что исходя из наших задач, нам наилучшим образом подходит глушитель прямоток. Простота конструкции позволяет задуматься о том, чтобы изготовить прямоток своими руками. Он может быть сварен в новом корпусе, либо в качестве корпуса может быть использована стоковая банка.

     Конструкция самодельного прямотока такова: между внешним металлическим корпусом и трубой с отверстиями прокладывается звукопоглощающий материал (например, базальтовая вата, состоящая из длинных волокон), а между трубой и ватой размещается заградительный барьер из очень мелкой металлической сетки, для того чтобы волокна ваты не выдувались наружу. Ресурс прямотока определяется сроком удержания волокон, после истечения которого глушитель перестает выполнять свои функции и начинает звенеть. Минеральная вата хорошо поглощает высокие частоты, а низкие нет, поэтому Вы скорее всего получите низкий, рычащий звук.

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.

Виды

Для каждой модели машины, механизмы выбросов выхлопных газов создаются индивидуально. При их разработке учитываются технические характеристики двигателя, особенности кузова автомобиля и многое другое. Несмотря на множество различий в конструкции, глушители делятся на несколько типов.

Ограничительный

Это тип, в котором гашение звуковых волн происходит за счёт того, что диаметр выходной трубы, меньше входной. Выхлопные газы, поступившие в камеру по более широкому входному патрубку, рассеиваются по всему её объёму, теряя часть своей мощности. А выходят из неё по более узком патрубку, оставив часть своей силы внутри.

Отражательный

Этот тип является одним из самых распространённых. Внутри такого механизма создана система, которая заставляет звуковые волны проходить через препятствия в виде нескольких камер и патрубков различного диаметра. Они расположены таким образом, что звуковая волна несколько раз меняет направление движения внутри цилиндра. Ударяясь о стенки, она отражается от них, тем самым теряя часть своей мощности. За счёт этого и происходит снижение уровня шума. Отрицательный эффект данного вида заключается в том, что частично снижается мощность двигателя. Примерно на 5-7%. Это происходит из-за того, что поток газов, проходя внутри цилиндра, встречает сопротивление своему движению и из-за этого создаётся обратный поток, так называемый противоток. Именно он и не позволяет двигателю работать на 100%.

Резонаторный

Этот тип часто применяется в качестве дополнительного узла в системе выхлопа. Внутри него, перфорированная труба проходит напрямую. Она не меняет своего направления и не прерывается. Гашение звука происходит за счёт того, что сам цилиндр, через который и проходит трубка, разделён глухим перегородками, на две, три или четыре камеры. Там и происходит потеря мощности звуковой волны. Она частично рассеивается выходя через отверстия (перфорацию) трубы внутри каждой камеры. И на выходе уже слышен звук мотора, не раздражающий слух окружающих.

Поглотительный

Это тот же резонаторный, но слегка модифицированный. Его отличие заключается в том, что камеры, созданные для гашения звуковых волн заполнены специальным наполнителем, который и поглощает звук. Так как температура выхлопных газов достаточно высокая, а иногда выброс сопровождается образованием искр, то материалы для этого наполнителя применяются негорючие.

Устройство механизма шумоподавления

Рассмотрим из чего он состоит:

• выпускной коллектор — выводит продукты сгорания топлива из двигателя;
• нейтрализатор — очищает выхлопные газы от излишков токсинов;
• резонатор (передний глушитель) — тот самый, описанный выше резонаторный тип;
• поглотитель (задний глушитель) — этот тип так же, как и предыдущий рассматривается выше.

Существуют две разновидности:

• активный;
• реактивный.

Внутри активный глушитель довольно прост. Он заполнен шумоподавляющим веществом. Его минус в том, что спустя какое-то время он сильно загрязняется.