Звук, издаваемый двигателем автомобиля со свободным выпуском отработанных газов, можно услышать во время автогонок. Долго такое выдержать невозможно, поэтому в систему выхлопа гражданских транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания ставятся глушители, часто разнообразные, довольно сложные и тонко рассчитанные.
Элементы выхлопной системы автомобиля
Единого принципа построения системы выпуска не существует, но можно рассмотреть типовой её состав, использованный на большинстве автомобилей.
В неё входят:
- выпускной коллектор, сводящий поток газов от нескольких цилиндров в одну магистраль;
- система снижения токсичности, обычно это каталитический нейтрализатор с кислородными датчиками на входе и выходе;
- резонатор, он же дополнительный глушитель, работающий после катализатора и нормализующий основные пульсации потока со снижением температуры газов;
- основной глушитель, снижающий громкость звука выхлопа.
Все узлы соединяются трубопроводами, ведущими от двигателя в заднюю часть автомобиля. У мощных многоцилиндровых моторов потоков может быть два и более.
Зачем автомобилю глушитель
Звук создаётся пульсациями давления выхлопных газов. Задача глушителей – максимально снизить амплитуду перепадов давления, тем самым уменьшив акустическое воздействие.
Вместе с тем интенсивное гашение акустических волн будет препятствовать качественной очистке цилиндров от выхлопных газов, а значит приведёт к снижению наполнения свежей смесью, уменьшит мощность и заставит сжигать лишнее топливо.
Избежать такого поможет настройка выпуска. Можно обратить вредный эффект на пользу, распределив скачки давления таким образом, что выпуск в каждом цилиндре совпадёт с разрежением в пульсирующем потоке, газовая пробка вылетит с ускорением. Так работают настроенные глушители резонансного типа.
Полностью задействовать резонанс можно лишь при определённых оборотах, что недостижимо в широком диапазоне работы тяговитого автомобильного мотора широкого применения.
Приходится искать компромисс, поэтому правильно настроенный выхлоп достаточно сложен и индивидуален.
Принцип работы
Основной принцип – дросселирование потока. Если пульсирующий газ проходит через относительно узкое отверстие, то его колебания давления сглаживаются, теряют амплитуду, акустическая энергия переходит в тепловую и рассеивается в пространстве.
Но чем сильнее используется данный эффект, тем больше сопротивление выхлопу, что приводит к указанным выше последствиям.
Бороться с сопротивлением можно разными способами. Например, организацией отражений звуковых волн от перегородок. Влияя друг на друга, они гасят громкость, но не мешаю свободному выходу газа.
Второй способ – организация гашения акустической волны звукопоглощающими веществами.
Они могут иметь разное строение, начиная от большого числа мелких отверстий в камерах глушителя, до пористых структур, фактически аналогичных, но с микроскопическими отверстиями для прохода газа.
Даже соты обычного катализатора эффективно гасят самые неприятные участки спектра.
Устройство резонатора и прямоточного глушителя
Именно резонатор, который расположен ближе к выпускному коллектору, берёт на себя основную роль в гашении самой громкой низкочастотной составляющей шума. Его первая гармоника совпадает с частотой чередования вспышек в цилиндрах.
Поэтому типичный резонатор представляет собой две камеры, сообщающиеся через отверстия в трубе круглого сечения.
Расчёт геометрии устройства позволяет использовать оба эффекта гашения – сглаживание пульсаций потока и взаимное гашение низкочастотных волн.
Здесь же происходит основное снижение температуры газа, поскольку его расширение преобладает над сжатием в пиках волны.
Прямоточные глушители принципиально отличаются. Некоторым эффектом снижения шума они обладают, но не располагают перегородками, поэтому не давят низкочастотную составляющую.
Это позволяет настраивать их в резонанс, повышая мощность. Но ни в какие нормы ПДД по шуму такие глушители не уложатся.
Почему прогорает глушитель
Сталь, из которой выполняется выпускная система, интенсивнее всего коррозирует при высокой температуре и влажности. Именно на выхлопе, состоящем большей частью из перегретого водяного пара, условия работы будут наихудшими.
Если использовать обычные конструкционные марки, то сквозная коррозия, а это именно она, а не прогар в классическом понимании, наступит за год-два эксплуатации.
Совершенно справедливо такие выпускные системы считаются расходниками, их разгерметизация никого не удивляет.
Как защитить от коррозии
Наиболее качественные и долговечные глушители выполняются из нержавеющей стали. Их высокая цена – плата за большой срок службы. Потребителю предоставляется свобода выбора – частая замена или высокие затраты.
Частично помогают защитные покрытия. Но они работают в основном от наружной коррозии, изнутри, находясь в потоке горячего газа и пара, никакая защита долго не проживёт.
Иногда используется компромисс – нержавеющая начинка в корпусе из обычной стали, но покрытом алюминиевой или иной защитной краской.
Помогает вентиляция, часто её делают сами владельцы, просверливая внизу глушителя небольшое отверстие для стока конденсата.
Некоторые заботливые владельцы умудряются защитить глушитель и изнутри. Его снимают и проливают различными составами, от металлосодержащих или графитовых жидких смазок до термолаков.
Помогает, но не принципиально. Радикальный способ один – установка заказного выхлопа из «нержавейки», очень эффективно, но недёшево.
