Строение глушителя: Конструкция глушителя

Содержание

Устройство глушителя нива шевроле в разрезе

Проголосуй

Дата публикации: 31 октября 2020 . Категория: Автотехника.

Если бы не созданный французской компанией Panhar-Levassor первый в мире глушитель, то возможно сегодня бензиновых автомобилей не было бы. Выхлопная система позволила «успокоить» ДВС и дать этому мотору «вторую жизнь».

Первоначально глушители выполняли не много функций и считались больше вспомогательной составляющей, нежели важной, как другие агрегаты. Однако с течением времени выхлопные системы начали играть более значительную роль. Сегодня благодаря глушителям удается не только значительно снижать уровень шума от работающего мотора, но и уменьшать температуру выхлопных газов, выводить отработанные газы за пределы авто и уменьшать уровень вредных выбросов в окружающую среду.

Исходя из этого, стоит обратить внимание на строение глушителя, а также на его разновидности.

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.

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.

Схема выхлопной системы выглядит следующим образом:

стопорная пластина;
прокладка приемной трубы;
датчик концентрации кислорода;
кронштейн;
болт;
коническая пружина;
нейтрализатор;
дополнительный глушитель;
основной глушитель;
хомут крепления труб;
тороидальное кольцо;
скоба крепления приемной трубы;
приемная труба;
подушки подвески основного глушителя.

Чтобы система работала хорошо, ее время от времени нужно проверять. Обратите внимание: если шум резко увеличился, значит, необходимо искать утечку. Сделать это просто. Включите мотор и осмотрите всю систему. Проведите рукой в местах, где элементы крепятся друг с другом. Там, где есть утечка, вы почувствуете поток воздуха. Если поломка обнаружена, то перед ремонтом очень важно дать остыть системе выхлопа, потому что температура всех ее элементов очень высокая во время работы. Газы, которые выходят, очень вредные и даже ядовитые. Чтобы избежать отравления, ремонтировать систему можно только тогда, когда она хорошо остыла.

Если места, где части соединяются друг с другом, негерметичны, и их нужно срочно отремонтировать, то можно использовать такой экспресс-вариант: поставьте металлические куски в те места, где обнаружены дырки, обмотайте проволокой. Есть еще вариант, когда эти дыры закрывают специальным комплектом, который временно восстановит работу системы выхлопа.

Обратите внимание, что температура нейтрализатора достигает 600 °С, поэтому остывать он будет медленно. Учитывая это, не бросайте машину там, где много сухой травы или листьев, чтобы не произошло возгорания.

Прямоточный глушитель

В обычных глушителях в процессе сопротивления отработанным выхлопным газам, теряется часть мощности мотора. Хоть этот расход и незначительный, многие автолюбители ищут способы, как сделать глушитель тише без потери мощностей двигателя. Для этих целей производители разработали специальные прямоточные модели.

Устройство такого глушителя отличается от привычной схемы. В отличие от штатных моделей, в прямоточных агрегатах мощность двигателя не только снижается, но и повышается, за счет использования энергии выходящих газов.

Суть работы «прямотоков» заключается в том, что при выходе газов из коллектора требуется меньшее сопротивление. Благодаря этому мотору не приходится затрачивать лишней энергии, чтобы преодолеть давление. Полученная разница преобразуется в полезную мощность движения.

Сам прямоточный глушитель представляет собой прямую трубу с перфорированной поверхностью. По большому счету она заключена во внешний кожух. Внутри глушителя также есть разделители и камеры, просто их меньше, чем у штатных систем. Благодаря такой конструкции, отработанные выхлопные газы движутся по прямой и не встречают сильного сопротивления. В то же время, благодаря перфорированной поверхности они расширяются и свободно выходят.

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.

Замена прокладки впускной трубы и выпускного коллектора ВАЗ-21214

Замену прокладок нужно делать при смене впускных труб и при обнаружении прогара или износа прокладок.

Прогар прокладки выпускного коллектора можно обнаружить по звуку работы двигателя.

Износ или пробой прокладки впускной трубы обнаруживаем по неравномерной работе двигателя (двигатель начинает «троить», уменьшается мощность двигателя).

Снимаем ресивер двигателя (см. Снятие ресивера).

1. Накидным ключом «на 13» отворачиваем болт крепления переднего опорного кронштейна к впускной трубе.

2. Отвернув ключом «на 13» гайку крепления опорного кронштейна к кронштейну правой опоры силового агрегата, снимаем передний опорный кронштейн впускной трубы.

3. Накидным ключом «на 13» отворачиваем болт крепления к впускной трубе заднего опорного кронштейна.

4. Ослабив верхний болт крепления стартера, отводим задний опорный кронштейн от впускной трубы.

5. Накидным ключом «на 13» отворачиваем гайку крепления переднего рыма силового агрегата

Отсоединяем приемную трубу от выпускного коллектора.

6. Снимаем рым (Узел для поднятия).

7. Накидным ключом «на 13» отворачиваем две крайние гайки крепления (по одной с каждой стороны) теплозащитного экрана впускной трубы к головке блока цилиндров

Накидным ключом «на 13» отворачиваем среднюю гайку крепления

9. Накидным ключом «на 13» отворачиваем гайку нижнего крепления экрана к выпускному коллектору.

10. Снимаем теплозащитный экран впускной трубы.

11. Накидным ключом «на 13» отворачиваем две крайние гайки крепления (по одной с каждой стороны) впускной трубы к головке блока цилиндров

12. Накидным ключом «на 13» отворачиваем две гайки верхнего крепления.

13. Головкой «на 13» с удлинителем отворачиваем две гайки нижнего крепления впускной трубы.

14. Снимаем шайбы со шпилек крепления.

В местах стыковки впускной трубы и выпускного коллектора на шпильках установлены утолщенные шайбы

15. Снимаем впускную трубу со шпилек головки блока цилиндров.

16. Ключом «на 13» отворачиваем гайку крепления теплозащитного экрана стартера к выпускному коллектору.

17. Ключом «на 13» отворачиваем болт крепления экрана к кронштейну правой опоры силового агрегата

18. Отводим экран от выпускного коллектора.

19. Накидным ключом «на 13» отворачиваем гайку крепления «минусового» провода аккумулятора.

20. Снимаем наконечник провода со шпильки головки блока цилиндров.

21. Головкой «на 13» отворачиваем две крайние гайки крепления (по одной с каждой стороны) выпускного коллектора

22. Ключом «на 13» отворачиваем среднюю гайку крепления коллектора

23. Пассатижами отводим кронштейн крепления отводящей трубки радиатора отопителя от выпускного коллектора.

24. Снимаем выпускной коллектор.

25. Снимаем уплотнительную прокладку впускной трубы и выпускного коллектора

Перед монтажом очищаем привалочные плоскости головки блока цилиндров, впускной трубы и выпускного коллектора от остатков старой прокладки и нагара

Установив новую прокладку, сборку проводим в обратной последовательности.

Шпильки головки блока цилиндров смазываем графитовой смазкой.

Из чего состоит система

Система вывода газов Нивы Шевроле сильно отличается от своего предшественника — ВАЗ 2121. Были добавлены новые узлы системы, которые повлияли на эффективность, качество и экологию выхлопа. Итак, составными элементами системы являются:

Приемная труба или колено;
Лямбда-зонд;
Резонатор;
Глушитель;
Подвесы;
Выводная труба;
Катализатор.

Рассмотрим каждый элемент по отдельности, какие функциональные действия выполняют и из чего состоят.

Приемная труба. Приемная выхлопная труба или колено служит для приема непосредственного выхлопа из двигателя автомобиля. Имеет изогнутую форму, отчего и название, и состоит из двух трубок, крепящихся к выпускному коллектору. После изгиба эти трубки вливаются в одну и соединяются со следующим элементом. Фиксируется приемная труба специальными шпильками и уплотняется место соединения с помощью термостойкой прокладки. Во время работы двигателя через колено проходят не только отработанные газы, но и искры не сгоревшего топлива, поэтому эта конструкция испытывает высокие температуры. В месте перехода двух труб в одну — имеется новшество, которое состоит из специального датчика, вкручивающегося в приемную трубу. Этот датчик называется кислородным или лямбда-зондом.

Лямбда-зонд. Датчик служит для определения состава кислорода в отработанных газах. Этот состав зависит от количества топлива и воздуха, подаваемые в цилиндры мотора. Датчик подает сигнал в виде электрического напряжения, принимаемого в блоке управления и передающего на приборную панель в форме, понятной для водителя.

Катализатор. Катализатор или нейтрализатор соединяется непосредственно с другим концом приемной трубы, и в месте стыка уплотняется термостойкой прокладкой. Служит она для непропускания выхлопа в месте соединения. Катализатор имеет форму бочонка, который является неразборным. Выполняет функцию преобразовательную, при поступлении выхлопа из мотора очищает его до наименьшего содержания вредных веществ и передает к следующему элементу. Внутри нейтрализатор состоит из разных очищающих веществ, расположенных последовательно. Каталитический преобразователь на автомобиле Нива Шевроле служит около 100 — 120 тыс. км пробега, после чего необходима его замена.

Резонатор. Называют его еще вспомогательным глушителем, так как напоминает вид основного глушителя, только маленького. Выполняет функцию обеспечения оптимального потока движения выхлопа по всей системе, то есть сглаживает это прохождение. Многие считают, что в резонаторе происходит первоочередное снижение громкости выхлопа, но на самом деле это не так. Внутри вспомогательного глушителя имеется набор сеточных трубок, через которые проходит выхлоп и сглаживает поток газов.

Глушитель. Он выполняет функцию — снижение громкости выхлопа. Является конечным элементом системы и соединяется с резонатором посредством стяжного хомута и термостойкого кольца. Изготавливаются глушители из таких материалов:

Алюминированная сталь;
Нержавейка;
Оцинковка с алюминием;
Черный металл.

Конструкция системы отвода выхлопных газов

Основное назначение

конструкции – обеспечение нормальной работы мотора, экологичности выхлопа и акустического комфорта пассажиров и окружающих. Устройство превращает энергию звуковых колебаний в тепловую активность. В силу своей подверженности высоким температурам и влаге некоторые узлы, в том числе и
глушитель автомобиля Нива Шевроле
, нуждаются в полной замене.

Основные агрегаты системы выпуска газов:

нейтрализатор;
основной акустический фильтр;
дополнительный акустический фильтр;
приемные трубы;
датчик кислорода;
крепежные детали.

Каталитический нейтрализатор и дополнительный резонатор составляют единый узел, который крепится к основному на подвижном шарнире. В свою очередь, основной фильтр подвешен к полу машины с помощью двух подушек. Приемные трубы крепятся к коллектору на шпильках через специальную прокладку.

Система отвода выхлопных газов

Замена элементов системы выхлопа

Нередко каждый автомобилист встречается с проблемой прогорания глушителя, резонатора или других элементов на Ниве Шевроле, что влечет за собой неприятный звук из-под днища. Если произошло прогорание элементов, то лучше не пробовать наваривать стальные накладки, а сразу заменить деталь.

Замена глушителя

Автомобиль Нива Шевроле хоть и имеет достойный клиренс, но замена деталей выхлопа осуществляется из смотровой ямы, потому как необходимы сильные физические усилия для откручивания креплений. Глушитель на Шниве снимается в следующем порядке:

Используя два ключа на «13», необходимо отвинтить гайки соединения глушителя с резонатором и извлечь хомут. Приспускается вспомогательный глушитель вниз и извлекается с места соединения уплотнительное графитовое кольцо. Кронштейны глушителя извлекаются из подвесов с обеих сторон и снимается глушитель. Если подвесы имеют видимые дефекты, то рекомендуется их также заменить. Устанавливается новый глушитель в обратной последовательности. Именно глушитель является частым элементом системы, который приходит в негодность.

Замена резонатора в паре с катализатором

Каталитический преобразователь имеет цельную конструкцию с резонатором, что является минусом в автомобиле Нива Шевроле. Нейтрализатор имеет срок службы гораздо больше, нежели резонатор, но при выходе из строя последнего необходима замена обоих элементов. В связи с длительным сроком эксплуатации, соединения окисляются и поэтому необходимо перед снятием обработать их смазкой ВД-40. Далее, переходим к процессу снятия и замены:

Соединение с принимающей трубой отвинчивается двумя ключами на «17» и разъединяется. Разъединяется соединение резонатора с глушителем, которое было описано выше. Выводятся резиновые подвесы из кронштейнов и снимаются резонатор и нейтрализатор. Обратная установка новых элементов осуществляется в порядке обратном снятию. Но стоимость в паре нейтрализатора и резонатора обойдется в немалую сумму, поэтому целесообразно, если катализатор не поврежден, разъединить деталь болгаркой. После приварить новый резонатор и установить на посадочное место.

Замена дополнительного глушителя и катализатора

Как уже упоминалось выше, дополнительный глушитель и катализатор представляют собой неразборный узел, который заменяется целиком в случае выхода из строя того или иного элемента.

Рассмотрим процедуру снятия данного узла. Загоняем автомобиль на смотровую яму и выжидаем некоторое время до того, пока все элементы выхлопной системы полностью не остынут. При этом следует помнить, что катализатор разогревается до гораздо большей температуры, чем глушители, соответственно и время для его остывания требуется больше.

После того как выхлопная система автомобиля остыла можно приступать к снятию катализатора и дополнительного глушителя. Прежде всего, очищаем болтовые соединения металлической щеткой, после чего обрабатываем их ВД-40.

Затем при помощи двух ключей на «17» откручиваем болты, крепящие узел к приемной трубе выпускного коллектора. Вынимаем болты и пружинные шайбы.

Теперь нам потребуется разъединить резонатор и катализатор от основного глушителя. Для этого двумя ключами на «13» откручиваем болты стяжного хомута, снимаем хомут и удаляем графитовое кольцо-прокладку.

Выводим резиновые подвески-фиксаторы из соответствующих кронштейнов на кузове и снимаем весь узел. Установка новой детали выполняется в обратном порядке.

Следует отметить: конечно же, в случае выхода из строя какого-либо из элементов, у автовладельца далеко не всегда есть возможность заменить весь узел в сборе. В такой ситуации можно пойти несколько иным путем: «болгаркой» отрезать пришедший в негодность элемент и на его место, при помощи сварки, установить новый. Особенно целесообразно такое решение в случае выхода из строя дополнительного глушителя. Дело в том, что он стоит несколько дешевле, чем катализатор, и зачастую гораздо выгоднее будет приобрести и установить его отдельно (не трогая при этом нейтрализатор).

Особенности тюнинга выхлопной системы Нивы Шевроле

Проще всего сделать тюнинг автомобиля, можно обратившись на специализированную станцию техобслуживания. Но специалисты возьмут приличную сумму за свою работу, а вы будете жалеть, что заплатили такие деньги за работу, которую смогли бы сделать самостоятельно. Тюнинг выхлопной системы не требует каких-либо сварочных работ, потому как уже готовые детали можно приобрести в специальном автомагазине. Если уделить время стоимости, то каждый сможет найти по своему карману соответствующую тюнинг-деталь.

Для чего необходимо модернизировать систему выхлопа? Итак, известно что система выхлопа газов является дополнительным сопротивлением для двигателя. А сопротивление — это физическое явление, которое негативно сказывается на мощности мотора. Чем больше сопротивление, тем меньше мощностью. Именно эта причина и служит для внесения изменений в автомобиль Нива Шевроле. Плюс тюнинг делает автомобиль ярче, привлекательней и дороже.

Установка «паука» для замены выпускного коллектора. Максимальная часть потерь приходится именно на выпускной коллектор, поэтому тюнинг элемента можно осуществить с помощью устройства «паук». Вид устройства представлен на фото ниже.

Отличается от штатного устройства формой изготовления и способом соединения с выходными окнами. Для Шевроле Нивы отлично подходит «паук» с конфигурацией 4-2-1. Именно такая конфигурация позволяет достичь эффективность и быструю очистку цилиндров от выхлопных газов. Чем быстрее очищается цилиндр, тем скорее поступает новая топливная смесь.

Тюнинг по конфигурации 4-2-1 относится к любительской модернизации, что позволяет обеспечить прирост мощности и увеличения оборотов. Перед тем как осуществить монтаж такой установки, необходимо ее обмотать специальной термостойкой лентой, чтобы предотвратить быстрое остывание газов внутри «паука» и ускорить их передачу в следующее приемное звено. Также такая лента позволит исключить перегрев близко располагающихся к «пауку» деталей.

Последовательность работ при замене неисправных глушителей Нива Шевроле на новые

В отличии от приемных труб, устройство для снижения шума находится в самой низкой точке дорожного просвета и постоянно контактирует с различными смесями в виде снега и соли, которые агрессивны по отношению к металлу. Со временем узел получает сквозные отверстия, что приводит к нарушению акустического комфорта и экологической обстановки. Рассмотрим все способы замены таких деталей.

Демонтаж и установка основного фильтра выхлопных газов

Отвернуть гайки хомута фиксации трубы.
Отсоединить фильтр и вынуть уплотнительное кольцо.
Снять подушки подвески с кронштейнов.
Снять глушитель.
Установить новый узел.

Замена нейтрализатора и дополнительного фильтра

Отвернуть 2 болта крепления катализатора к приемной трубе.
Открутить гайки хомута крепления дополнительного фильтра к трубе основного.
Снять неисправный узел.
Установить новую деталь.

Смена приемной трубы

Демонтировать стабилизатор поперечной устойчивости.
Отсоединить провода к датчику кислорода и вывернуть его из трубы.
Отвернуть болты кронштейна.
Открутить верхний болт крепления.
Отогнуть стопорные пластины и открутить 4 гайки на выпускном коллекторе.
Вывернуть 2 болта крепления нейтрализатора.
Демонтировать трубу, проворачивая ее вдоль оси.
Установить новую деталь и произвести монтажные работы в обратной последовательности.

Высокая температура элементов выхлопной системы предусматривает использование специальных термоэкранов, которые также подвержены коррозии и требуют немедленной замены.

Каждый автомобиль, в том числе и Шевроле Нива, имеют в конструкции систему выхлопа отработавших газов. Как известно, в двигателе происходит процесс сгорания горючей смеси, за счет чего и приводится в движение автомобиль. Сгоревшая смесь, в свою очередь, не может раствориться внутри мотора и поэтому выводится из него посредством системы, состоящей из основных элементов. Эти элементы служат не только для отвода газов, но и для… Впрочем, об этом, а также о том, как провести замену и тюнинг выхлопной системы автомобиля Шевроле Нива расскажет эта статья.

Компоненты

Выхлопная автомобиля Шевроле Нива сделана по аналогии с предыдущей моделью – ВАЗ 2121. Но в нее так же были добавлены некоторые узлы и компоненты, которые повысили эффективность и позволили снизить количество вредных выбросов. Основные узлы:

Приемная труба
Кататлизатор
Лямбда зонд
Резонатор
Глушитель
Крепления
Выводная труба

Попробуем более подробно рассмотреть каждый компонент и разобраться в их предназначении.

Приемная труба. Иногда еще называется колено. Изготавливается из прочных материалов, устойчивы к высоким температурам, поскольку на него проходится воздействие наиболее горячих газов и искр не до конца сгоревшего топлива. Имеет изогнутую форму, благодаря которой и получило свое название. Для соединения с двигателем используются шпильки и термостойкие прокладки. Основное предназначение – отвести газы от двигателя и направить их вниз под днище к другим компонентам.

Лямбда зонд. Устанавливается в месте соединения выпускных труб, вкручивается в систему. Это датчик, который измеряет содержимое кислорода в отработанных газов. На эти параметры влияет соотношение топливной и воздушной смеси, которые попадают в цилиндр.

Катализатор. Соединяется с приемной трубой. Это неразборная конструкция, выполненная в форме бочонка. Функция катализатора – преобразовывать выхлоп и очищать его от вредных веществ. Нейтрализатор, который находится внутри, состоит из последовательно расположенных элементов, задача которых максимально сократить количество выбросов частиц. Компонент рассчитан на 100-120 тысяч километров пробега, после чего он может забиться продуктами горения или его наполнитель начинает крошиться, приводя его в негодность. В результате мощность автомобиля значительно снижается, и он начинает глохнуть на холостых оборотах. Поэтому наиболее предпочтительной является выхлопная система Нива Шевроле без катализатора, процент загрязнения которой ненамного выше, но при этом надежность гораздо выше.

Резонатор. Он имеет форму, которая его делает похожим на дополнительный глушитель, но это не так. Продукты горения попадают в выхлопную систему после открытия выпускных клапанов, а значит это происходит неравномерно. Поэтому его задача –распределить выхлоп в системе, сгладить поток. Для этого используется система сеток, проходя через которые скорость движения воздуха снижается. Некоторые считают что он так же и уменьшает громкость системы, но это не так.

Глушитель. Именно этот компонент влияет на громкость выхлопа. Он является конечным элементом. Соединение с резонатором осуществляется при помощи термостойких колец и хомута. Глушитель может быть выполнен из нескольких материалов:

Аллюминий
Нержавеющая сталь или оцинковка
Черный металл.

Подвесы. Задача данных компонентов – осуществлять крепление системы к кузову и гасить вибрацию, чтобы шум не передавался на кузов и делал нахождение в салоне максимально комфортным.

Каталитический нейтрализатор Нива Шевроле Евро-5

Для выполнения норм Евро-5 на содержание вредных веществ в отработавших газах необходимо применение каталитического нейтрализатора в системе выпуска

Для выполнения норм Евро-5 применяется глушитель дополнительный 21230-1200018-50 с нейтрализатором 21230-1206026-50.

Применение каталитического нейтрализатора дает значительное снижение выбросов углеводородов, окиси углерода и окислов азота с отработавшими газами при условии точного управления процессом сгорания в двигателе.

Для ускорения процесса преобразования углеводородов, окиси углерода и окислов азота в нетоксичные соединения нейтрализатор имеет окислительный и восстановительный катализаторы.

Окислительным катализатором является платина. Она способствует окислению углеводородов и окиси углерода, содержащихся в отработавших газах, в водяной пар и двуокись углерода.

Восстановительным катализатором является родий. Он ускоряет химическую реакцию восстановления окислов азота в безвредный азот, являющийся одной из составляющих воздуха.

Для нейтрализации углеводородов и окиси углерода требуется кислород. Одновременно происходит восстановление окислов азота. Поэтому для эффективной работы нейтрализатора необходимо точное поддержание баланса подаваемой в двигатель топливовоздушной смеси.

Повышенное остаточное содержание кислорода в отработавших газах (при сгорании бедных смесей) затрудняет восстановление окислов азота. Пониженное содержание кислорода в отработавших газах (при сгорании богатых смесей)

затрудняет окисление окиси углерода и углеводородов. Только точный баланс топливовоздушной смеси обеспечивает эффективную нейтрализацию всех трех токсичных компонентов.

Наиболее полное сгорание топливовоздушной смеси и максимально эффективная нейтрализация вышеупомянутых токсичных компонентов отработавших газов обеспечиваются при отношении воздуха к топливу 14,5…14,6:1, т.е. 14,5…14,6 кг воздуха на 1 кг топлива.

При эксплуатации неисправного двигателя нейтрализатор может выйти из строя из-за тепловых напряжений (выше 970 °С), которым он подвергается при окислении избыточных количеств углеводородов. При тепловых напряжениях керамические блоки нейтрализатора могут разрушиться (закупориться), вызвав повышение давления отработавших газов.

Возможной причиной выхода из строя нейтрализатора является применение этилированного бензина. Содержащийся в нем тетраэтилсвинец за короткое время приводит к отравлению нейтрализатора, что значительно снижает эффективность его действия.

Также причиной выхода из строя нейтрализатора является применение прокладок, содержащий силикон, и использование не рекомендованных типов моторных масел с повышенным содержанием серы и фосфора.

Диагностика состояния нейтрализатора осуществляется контроллером, который сопоставляет сигналы датчиков кислорода до и после нейтрализатора. В случае обнаружения снижения эффективности нейтрализатора, способного вызвать выход количества вредных выбросов за пределы норм Евро-5, контроллер формирует соответствующий код неисправности и включает сигнализатор.

Внутреннее устройство глушителя. Шепот смерти: как устроен оружейный глушитель

Исходя из этого, стоит обратить внимание на строение глушителя, а также на его разновидности.

Основные элементы выхлопной системы

Коллектор

Нейтрализатор

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.

Прямоточный глушитель

Внешний кожух прямоточного глушителя покрыт специальным поглощающим составом, за счет чего газы, находящиеся внутри, не резонируют, а звук мотора не превышает допустимых пределов. Таким образом, уровень шума сводится к минимуму.

Чтобы усилить эффект некоторые автовладельцы используют дополнительные внешние сегменты.

Как еще можно снизить уровень шума глушителя

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

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

В заключении

Конструкция автомобильных глушителей постоянно претерпевает изменения, хоть общий принцип работы и сама конструкция остается неизменной уже много десятков лет. Сегодня это не обычная металлическая «банка» а полноценная система, которая обеспечивает правильную работу двигателя автомобиля. Именно поэтому, если из глушителя начинает идти пар или раздаются хлопки, необходимо незамедлительно производить диагностику и ремонт этого немаловажного узла.

Исходя из этого, стоит обратить внимание на строение глушителя, а также на его разновидности.

Основные элементы выхлопной системы

Коллектор

Нейтрализатор

Передний глушитель (резонатор)

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.

Прямоточный глушитель

Чтобы усилить эффект некоторые автовладельцы используют дополнительные внешние сегменты.

Как еще можно снизить уровень шума глушителя

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

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

В заключении

Изобретения автомобиля дало человечеству не только массу преимуществ, но и некоторые издержки. Например, громкий рёв двигателя — он тяжело воспринимался не только водителем автомобиля, но и людьми, которые находились поблизости. Необходимость как-то решить эту проблему привела к изобретению глушителя. Эта деталь автомобиля отвечает за то, чтобы максимально приглушить работу двигателя, а также уменьшить температуру и токсичность продуктов сгорания топлива.

С момента изобретения устройство глушителя становилось всё более совершенным. На сегодняшний день он представляет собой серьёзный механизм, работающий по довольно сложной схеме. Современные законодательные нормы предусматривают очень жёсткий контроль над уровнем шума, который издаёт автомобильный двигатель, а также над степенью токсичности выхлопных продуктов сгорания топлива.

Конструкция глушителя автомобиля приблизительно одинаково выглядит у большинства автомобильных моделей. В её состав входят следующие элементы:

Коллектор.
Нейтрализатор.
Передний глушитель.
Задний глушитель.

На нижеприведённом рисунке показано, как выглядит автомобильный глушитель.

Коллектор отвечает за выведение продуктов сгорания топлива — он подключён напрямую к двигателю. Поскольку он несёт на себе очень большие нагрузки и поддаётся воздействию крайне высоких температур, к материалам для его изготовления выдвигаются очень серьёзные требования. Для изготовления коллекторов используют высококачественные сплавы из чёрных металлов.

Так как современные экологические нормы ужесточаются с каждым годом, конструкция автомобиля предусматривает наличие узлов, отвечающих за максимальное снижение токсичности выхлопных газов. Эту задачу решает нейтрализатор или, как его ещё называют, конвертер. По сути, это отсек, где осуществляется очищение смеси газов. Его составляют несколько секций, а корпус выполнен из керамических материалов либо из металла. Структура в виде специальных ячеек даёт возможность добиться максимального контакта газов с катализатором.

Сама поверхность контакта у нейтрализатора обрабатывается палладием и платиной. Вступая с ними в соприкосновение, основная часть токсичных веществ нейтрализуется. Для того чтобы реакции происходили быстрее, катализатор располагают поближе к двигателю — высокая температура ускоряет нейтрализацию.

Остальные два элемента отвечают за подавление шума двигателя и очисткой не занимаются. Передний носит название резонатора. Он составлен из множества решёток и отверстий — по ним движутся продукты сгорания топлива, теряя шумы и вибрацию. Для шумоизоляции используются специальные материалы с высокой степенью звукопоглощения.

Различают следующие разновидности глушителей:

активный;
реактивный.

Активный состоит из шумоподавляющего вещества — его устройство достаточно простое. Его недостатком является высокая степень загрязнения по прошествии некоторого времени.

Задний является практически основным, он осуществляет конечное подавление шума двигателя и отводит продукты сгорания топлива. Его конструкция состоит из отсеков с содержимым из специальных наполнителей.

Современные авто, как правило, используют комбинации нескольких средств шумоподавления: пористых стенок, решёток, каналов, перегородок. Таким образом, удаётся добиться показателей, разрешенных современными экологическими и санитарными нормами.

Прямоточный глушитель: особенности и конструкция

Для повышения мощности автомобиля некоторые водители используют прямоточный вариант. Его преимуществом является то, что для повышения мощности машины он может использовать энергию выхлопных газов. Обычный глушитель на такое не способен.

Принцип работы заключается в том, что сопротивление при выхлопе продуктов сгорания топлива меньше чем обычно. Поэтому мощность двигателя, которая для этого расходуется, также имеет меньшее значение, а разница уходит на увеличение мощности движения авто.

Конструкция прямоточного агрегата — это прямая труба с сетчатой поверхностью, помещенная во внешний кожух. Она имеет меньше элементов для снижения шума и вибраций. Продукты сгорания идут без сопротивления по прямой, а сетчатая поверхность даёт им возможность свободно расширяться. Шум поглощается внешним кожухом — он обработан специальным звукоизолирующим веществом. Вследствие этого не происходит резонанса газов, и мы не слышим характерного рёва мотора. Для того чтобы улучшить характеристики такого устройства, можно использовать несколько отдельных внешних сегментов.

Основные причины выхода из строя глушителя

Есть несколько основных причин, вследствие которых глушитель может выходить из строя, а именно:

Эти две причины выхода из строя являются наиболее «популярными», они встречаются чаще всего.

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).

Для того, что бы бороться со звуком выстрела, логично было бы понять, что является источником звука при выстреле. А таких источников несколько:

Звук удара пули о цель.

Теперь, когда мы знаем причины звука выстрела, можно рассмотреть принцип работы глушителя. Основная задача глушителя снизить давление и температуру пороховых газов. Для того, что бы снизить давление – надо, что бы у газов была возможность расшириться до контакта с атмосферным воздухом. Именно этой цели служат камеры глушителя. Пороховые газы, вырвавшиеся из ствола вслед за ней, последовательно теряют энергию в каждой такой расширительно-охладительной камере. Понятно, что с ростом числа камер разность давлений выходящего газа и наружного воздуха становится все меньше и, соответственно, ослабляется звук. Однако эти рассуждения верны лишь относительно газов, идущих вслед за пулей. А как было сказано, часть газов ее опережает. Так как диаметр отверстий для пули в перегородках больше ее собственного диаметра, эта часть истекает из глушителя по-прежнему со сверхзвуковой скоростью, создавая баллистическую ударную волну. Для отсечения и замедления сверхзвуковых газов вместо диафрагм с отверстиями применяют, например, мембраны из упругого материала со щелями, которые пропускают пулю и снова смыкаются, или ставят глухие прокладки – обтюраторы.

Простейший самодельный глушитель — обычная пластиковая бутылка, примотанная изолентой к стволу. В момент выстрела все пороховые газы окажутся в бутылке, а пуля, пробив донышко, вылетит наружу. Несмотря на громоздкость и снижение точности стрельбы, такой глушитель делает звук выстрела мелкокалиберным патроном не громче, чем треск от сломавшейся пластиковой линейки.

Есть множество разных конструкций глушителей, пользующихся различными трюками для снижения температуры и давления пороховых газов. К примеру, легендарный «Брамит» в варианте для «трехлинейки» представлял собой цилиндр диаметром 32 мм и длиной 140 мм, внутри разделенный на две камеры, каждая из которых заканчивается обтюратором – цилиндрической прокладкой из мягкой резины толщиной 15 мм. В первой камере помещен отсекатель. В стенках камер для стравливания пороховых газов просверлены два отверстия диаметром около 1 мм каждое. При выстреле пуля пробивает поочередно оба обтюратора и выходит из прибора. Пороховые газы, расширяясь в первой камере, теряют давление и медленно стравливаются через боковые отверстия наружу. Часть пороховых газов, прорвавшаяся вместе с пулей через первый обтюратор, расширяется таким же образом во второй камере. В итоге звук выстрела гасится. Подобный глушитель с большим числом камер был разработан и для револьвера «Наган» образца 1895 года.

Достаточно типичный образец современного глушителя – отечественный ПБС, то есть «Прибор бесшумной стрельбы», который навинчивается на дульную часть ствола автоматов АКМ или АК-47. На некотором расстоянии перед дулом располагается толстая резиновая шайба. Опережающие газы задерживаются нею и через особые каналы направляются в расширительную камеру, откуда уже плавно вытекают в воздух. Когда пуля пронзает шайбу, основная часть газов следует за ней; но, последовательно пройдя через несколько расширительных камер, эти газы вырываются в атмосферу, потеряв значительную часть энергии. ПБС снижает громкость в 20 раз. Поэтому выстрел из АКМ практически не слышен уже на расстоянии 200 м. Живучесть ПБС без замены шайбы – до 200 выстрелов, что для специального оружия вполне приемлемо. Недостаток такой конструкции – старение резины, причем стареют ведь и запасные пробки – даже не используясь в глушителе. В настоящее время появилось буквально неисчислимое количество вариантов многокамерных устройств. Вот устройство одного из зарубежных глушителей на автомат Калашникова —

Но наряду с наращиванием числа камер и усложнением их конфигурации, совершенствование конструкций идет самыми разными путями. Громоздкий корпус глушителя часто закрывает обычные прицельные приспособления, поэтому его располагают эксцентрично – ось прибора значительно ниже оси ствола. Но, разумеется, канал для прохода пули должен быть строго соосен со стволом, ибо даже при легком ее касании о внутренние перегородки резко снижается кучность огня. А ослабление узла крепления корпуса устройства на оружии вообще может привести к стрельбе через его переднюю стенку…

Плоские перегородки расширительных камер нередко заменяют выпуклыми – конусообразными или иной формы, отклоняющими поток пороховых газов к периферийной части глушителя, что не дает ему обогнать пулю. Такой же эффект порождает винтообразная перегородка, проходящая по всей длине устройства.

Иногда расширительные камеры частично заполняют теплопоглощающим материалом – мелкой алюминиевой сеткой или просто стружкой, медной проволокой. Нагревая их, газы охлаждаются активнее. Но эти наполнители сложно очищать от порохового нагара, и их приходится периодически менять. На эффективность глушения влияет также материал самих перегородок: например, замена стальных на алюминиевые, более теплопроводные, дает заметное снижение громкости. Однако при частой стрельбе с таким глушителем, по мере роста давления в камерах и нагрева теплопоглотителя, работоспособность устройства резко снижается; если из него подряд сделать десяток-другой выстрелов, «бесшумное» оружие превращается в самое обычное. Поэтому рекомендуется вести огонь одиночными выстрелами и с большими паузами, чтобы дать остыть всей конструкции.

Порой, для улучшения работы глушителя его предварительно смачивают водой. Достаточно буквально столовой ложки. При этом глушитель охлаждается за счёт испарения воды (принцип работы фриона в холодильнике). Так же добавление воды в глушитель немного меняет звук выстрела, с металлического «дын» на более глухой «тан». Воды обычно хватает на 10-20 выстрелов.

Эффективность глушителя повышают также путем сложных и скрупулезных расчетов внутренней газовой динамики. Например, за счет использования фигурных перегородок определенного профиля в камерах создаются противотоки и турбулентные завихрения газа. В итоге его молекулы, многократно соударяясь в разных направлениях, гасят энергию друг друга.

Разработаны оригинальные конструкции, предусматривающие отражение потока газов от внутренней поверхности передней стенки глушителя. После этого энергия газов падает за счет многократного отражения и встречного гашения ударных волн внутри корпуса. Такие приборы могут быть и многокамерными.

Изобретено и совсем уж экзотическое устройство, внешне выглядящее до смешного примитивно: всего-то надульный конус-диффузор, заключенный в трубку с открытыми торцами. Но весьма существенное снижение звука обеспечено здесь виртуозным расчетом интерференции ударных волн внутри конуса, а главное – удивительно остроумным способом охлаждения пороховых газов. Вырываясь из конуса, они интенсивно эжектируют внешний воздух, как бы мгновенно отсасывая его из внутреннего объема трубки, отчего резко падают его давление и температура. И газы, смешиваясь с этим разреженным холодным воздухом, тут же теряют энергию. Так, наверное, прозвучал бы выстрел где-нибудь на двадцатикилометровой высоте…

Простейший надульный глушитель

1 – резиновая мембрана со щелью

2 – расширительная камера

3 – соединительная гайка

Глушитель с рефлектором отражателем

1 – параболический рефлектор

2 – корпус

3 – гайка

4 – ствол

Многокамерный глушитель

1 – камера

2 – перегородка

Двухкамерный эксцентрический глушитель

1 – камера

2 – перегородка

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

Глушитель с обтюрацией

1 – распорная втулка

2 – резиновый (эбонитовый) обтюратор

3 – расширительная камера

Многокамерный глушитель с тепло-поглощаемым наполнителем

1 – гайка

2 – проволочная сетка

Устройство прямоточного глушителя — RacePortal.ru

Любителям “горячей” езды постоянно не хватает мощности. Они стараются выжать из своего движка почти все, и каждая лишняя “лошаденка” для них на вес золота.Когда возможности тюнинга двигателя и ходовой исчерпаны, наступает очередь выпускной системы.

Размеры трубы и конструкция глушителей в серийном автомобиле вполне соответствуют количеству отработанных газов, вырабатываемых двигателем в единицу времени. Но как только обычный движок превратился в “сердце” агрессивного “зверя” (будь то увеличение рабочего объема или замена распредвала на спортивный), сразу увеличивается выброс газа, и стандартная выхлопная система просто перестает справляться с возложенными на нее обязанностями.

И здесь владельца “заряженного” авто начинает мучить вопрос: что он получит от установки прямоточного глушителя и какой глушитель следует выбрать? Если обратиться к зарубежной практике, то выяснится, что специалисты в области выхлопных систем могут получить прибавку в мощности более 12—15 “лошадей”. Это достигается заменой всех частей выхлопной системы (“штаны”, катализатор, резонатор, оконечная часть). Спортсмены получают большую прибавку, но их “звереныш” будет иметь звуковое давление около 120 децибел (это при том, что до смертельного для человека уровня шума не хватает всего 20 децибел, да и официально разрешенный предел — 100 дБ). Определенный глушитель может дать прибавку и в 30 сил, но ездить по городу будет невозможно.

Водителю и пассажирам не поможет даже самая лучшая шумоизоляция. Кстати, любое серьезное вмешательство в выпускную систему требует корректировки системы питания. Исходя из этого, тюнинг мотора путем доработки системы выпуска отработавших газов не самое последнее дело в его усовершенствовании. В частном варианте можно ограничиться оконечной “банкой”, резонатором и более продвинутыми “штанами”. Замена труб на трубы большего диаметра даст прибавку, это нетрудно осуществить на дорожных машинах. Установка цельного выпускного коллектора с равным расстоянием от выпускных каналов головки до места соединения с приемной трубой добавит 5—7 “лошадей”.

Как всегда, есть два варианта: либо потратить много денег и получить действительно классную систему, либо приобрести где-нибудь на рынке ширпотреб. Глушитель ограничительного типа будет иметь минимальное сопротивление потоку, однако и шум снижает хуже других. Именно такими “глушилками” комплектуются бестолково оттюнингованные автомобили. Лидером на рынке прямоточных глушителей является австрийская фирма Sebring. Ее глушители отличаются мощным, приятным звуком выхлопа. Кроме того, эти глушители станут находкой для тех, кто захочет получить особенное звучание.Представители компании без проблем настроят звук, но за такую услугу придется выложить круглую сумму. Отто Креш, один из инженеров компании, в 1990 году образовал собственное предприятие по производству прямоточных глушителей — Remus. Этими “глушилками” оборудовались почти все Subaru Imprezа. Сейчас Remus единственный серьезный конкурент Sebring. Pro-Sport также представляет на нашем рынке неплохие изделия. Такие глушители больше подойдут к отечественным автомобилям.

Если же вы хотите сэкономить на глушителе, то PowerFul — самый подходящий для вас вариант. Лишний “табун лошадей” у вас, конечно, не появится после установки такой “банки”, но звук будет неплохим. А как же звук? Представьте себе, какие отклики окружающих вызовет “заряженный” автомобиль со стандартной выхлопной системой, которая вместо мощного рыка будет издавать гусиный гогот! Часто клиенты тюнинговых фирм хотят посредством замены глушителя добиться “благородного” звучания мотора. Если требования к выпускной системе не распространяются дальше изменения “голоса”, то задача существенно упрощается. Для таких целей больше подходит глушитель поглотительного типа. Глушители резонаторного типа гасят низкие частоты. Таким образом, варьируя размеры, содержимое и набор элементов, можно подобрать желаемый тембр звучания.

Во выпускной системе присутствует три процесса. Первый — с демпфированное в той или иной степени истечение газов по трубам. Второй — гашение акустических волн с целью уменьшения шума. И третий — распространение ударных волн в газовой среде. Любой из названных процессов рассматривается с позиции его влияния на коэффициент наполнения. Интересует давление в коллекторе у выпускного клапана в момент его открытия. Понятно, что чем меньшее давление, а лучше даже ниже атмосферного, удастся получить, тем больше будет перепад давления от впускного коллектора к выпускному, тем больший заряд получит цилиндр в фазе впуска.

Выпускная труба служит для отвода выхлопных газов за пределы кузова автомобиля. Совершенно понятно, что она не должна оказывать существенного сопротивления потоку. Если по какой-то причине в выпускной трубе появился посторонний предмет, закрывающий поток газов, то давление в выпускной трубе не будет успевать падать, и в момент открытия выпускного клапана давления в коллекторе будет противодействовать очистке цилиндра. Коэффициент наполнения упадет, так как оставшееся большое количество отработанных газов не позволит наполнить цилиндры, в прежней степени свежей смесью. Соответственно, двигатель не сможет вырабатывать прежний вращающий момент.

Ограничитель.

Принцип его работы прост. В корпусе глушителя имеется существенное за ужение диаметра трубы, некое акустическое сопротивление, а за ним сразу большой объем, аналог емкости. Продавливая через сопротивление звук, колебания сглаживаем объемом. Энергия рассеивается в дросселе, нагревая газ. Чем больше сопротивление (меньше отверстие), тем эффективней сглаживание. Но тем больше сопротивление потоку. Однако в качестве предварительного глушителя в системе — довольно распространенная конструкция.

Отражатель.

В корпусе глушителя организуется большое количество акустических зеркал, от которых звуковые волны отражаются. Известно, что при каждом отражении часть энергии теряется, тратится на нагрев зеркала. Если устроить для звука целый лабиринт из зеркал, то в конце концов мы рассеем почти всю энергию и наружу выйдет весьма ослабленный звук. По такому принципу строятся пистолетные глушители. Значительно лучшая конструкция, однако так как в недрах корпуса заставить также газовый поток менять направление, то все равно создаётся некоторое сопротивление выхлопным газам. Такая конструкция чаще всего применяется в оконечных глушителях стандартных систем.

Резонатор.

Глушители резонаторного типа используют замкнутые полости, расположенные рядом с трубопроводом и соединенные с ним рядом отверстий. Часто в одном корпусе бывает два неравных объема, разделенных глухой перегородкой. Каждое отверстие вместе с замкнутой полостью является резонатором, возбуждающим колебания собственной частоты. Условия распространения резонансной частоты резко меняются, и она эффективно гасится вследствие трения частиц газа в отверстии. Такие глушители эффективно в малых размерах гасят низкие частоты и применяются в основном в качестве предварительных, первых в выпускных системах. Существенного сопротивления потоку не оказывают, т.к. сечение не уменьшают.

Поглотитель.

Способ работы поглотителей заключается в поглощении акустических волн неким пористым материалом. Если звук направить, например, в стекловату, то он вызовет колебания волокон ваты и трение волокон друг о друга. Таким образом, звуковые колебания будут преобразованы в тепло. Поглотители позволяют построить конструкцию глушителя без уменьшения сечения трубопровода и даже без изгибов, окружив трубу с прорезанными в ней отверстиями слоем поглощающего материала. Такой глушитель будет иметь минимально возможное сопротивление потоку, однако и хуже всего снижает шум. Серийные выпускные системы используют в большинстве случаев различные комбинации всех приведенных способов. Глушителей в системе бывает два, а иногда и больше. Многие замечали, что некоторые глушители имеют снаружи асбестовую обкладку, прижатую дополнительным листом фальшкорпуса. Это и есть та мера, которая позволит ограничить излучение через стенки и предотвратить нагрев соседних элементов автомобиля. Такая мера характерна для глушителей первого и второго типов.

Как называются части выхлопной трубы? Из чего состоит выхлопная система автомобиля? Выхлопная труба у машины.

Исходя из этого, стоит обратить внимание на строение глушителя, а также на его разновидности.

Основные элементы выхлопной системы

Коллектор

Нейтрализатор

Передний глушитель (резонатор)

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.

Прямоточный глушитель

Чтобы усилить эффект некоторые автовладельцы используют дополнительные внешние сегменты.

Как еще можно снизить уровень шума глушителя

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

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

В заключении

Военным, например, нравится, что кроме собственно снижения звука выстрела хороший глушитель убирает пламя и искры. Например, вечером и тем более ночью звук выстрела не очень информативен. А вот по вспышкам отстреливаться очень удобно. Ну и кто захочет ночью стать мишенью с подсветкой? Другое полезное свойство глушителя — это улучшение кучности. И винтовка, и автомат с правильно установленным глушителем показывают кучность лучше, чем без него. При этом еще и отдача снижается. То есть правильно сконструированный глушитель выполняет еще и работу дульного тормоза.

Давление внутри глушителя влияет и на оружие, и на стрелка самым наихудшим образом. Оно всем мешает.

Основной рынок глушителей — это не шпионы и спецназовцы, а обычные охотники. В некоторых странах, например в России, за использование этого прибора граждан преследуют по закону, а в некоторых без него и в лес на охоту не пустят — нечего пугать животных и людей. После охотников главные потребители глушителей — спортсмены-любители. Кто ходил целый день в стрелковых наушниках, поймет. От хорошего выстрела подходящего калибра шнурки на ботинках могут развязаться, что уж говорить о барабанных перепонках.

Короче — замечательный прибор. Снижает звук, улучшает точность, убирает пламя. И если мы не видим эти устройства на каждой винтовке, пистолете и автомате, значит с ними что-то не то.

Обратная тяга

Во-первых, глушитель существенно увеличивает габариты оружия и вес. Причем для эффективной работы должен быть некий минимальный «свес» перед дульным срезом — 100−200 мм. Иначе поток газов в коротком устройстве не успеет затормозиться. Ну и полкилограмма дополнительного веса тоже не радует никого.

Борьба за каждый грамм веса глушителя приводит к появлению систем, каждый элемент которых сам по себе не обладает необходимой прочностью. И только в сборе они составляют жесткую конструкцию.

Во-вторых, любое дульное устройство сильно влияет на точку попадания пули. Меняются период, амплитуда колебаний ствола и баланс оружия. Пулю начинает «уносить». Это происходит стабильно, но тем не менее физически обоснованно. Пристрелка оружия с глушителем и без глушителя не совпадает никогда, и надо заранее знать, куда будет приходиться средняя точка попадания после присоединения глушителя. Бороться с этим просто: прикрутил глушитель, пристрелял оружие, и не трогай его больше.

В-третьих, на автоматических системах использование глушителя — сплошное мучение. Дело в том, что чем лучше глушитель задерживает давление внутри себя, а следовательно, заглушает звук, тем больше газов после выстрела отправляется назад, когда затвор снова открылся. Это приводит к целому вееру проблем: намного сильнее загрязняется оружие — ствол, затвор и газовый двигатель через пару магазинов покрыты таким нагаром, будто вы уже несколько сотен выстрелов сделали. Через ствол и окно выброса гильзы часть газов прямиком отправляется в лицо стрелка. Стрельба без очков становится просто очень опасной. На автомате Калашникова бойцы вынуждены малярной липкой лентой обклеивать сзади щели на крышке ствольной коробки — остатки горящего пороха долетают туда довольно энергично. Сильно увеличивается скорость отката затворной рамы. На американском автоматическом карабине M4 происходит похожая история, но выражается она в другом — в полтора раза вырастает темп автоматической стрельбы, а сама винтовка через несколько магазинов наедается таким количеством нагара, что может заклинить. Лечат это колдовством с регулятором газового двигателя и утяжелением затвора.

Европейский тип «открытого» глушителя производит финская Saimaa Still. Для охлаждения и торможения потока используется сетка или металлическая пена. Кроме того, он снимается и надевается буквально за одну секунду на дульный тормоз или пламегаситель.

Оружейники ищут способы избавиться от обратной тяги. В результате этих поисков набирает влияние новый тренд в «глушителестроении» для самозарядных систем. Чтобы снизить давление в глушителе и убрать нагар и копоть с лица и из оружия, конструкторы начали делать «открытые системы», то есть давление сбрасывается из глушителя еще и через альтернативные отверстия. Тем или иным способом снижают энергию газов при движении их через стенки вдоль или поперек хода пули. Среди пионеров этого начинания — компания OSS с глушителями Helix и финская Saimaa Still c целой линейкой «вентилируемых» глушителей.

Американский глушитель Helix «открытого» типа с отводом давления из альтернативных каналов. Торможение потока достигается закручиванием его по лопастям внутри внешнего контура.

Глушителям тут не место

Попытки сделать удобный глушитель на гладкоствольные ружья предпринимались в 30-е годы XX века, потом в 60-е и вот сейчас под влиянием фильма братьев Коэнов «Старикам тут не место». Основная проблема у этого типа глушителей — отвратительный внешний вид. Они настолько большие, что смотрятся совершенно нелепо. Крепить такой глушитель можно только за чоковую резьбу. И если случайно стукнуть им обо что-то, а на охоте такое случается часто, ствол на срезе может повредиться. Охотнику ходить по лесу с ружьем с примкнутым глушителем крайне неудобно — 250−350 мм лишней длины будет за все цеплять. Спортсменам-стендовикам тем более такой глушитель не нужен — баланс оружия меняется неузнаваемо, а именно баланс ружья отвечает за скорость прицеливания и точность выстрела. Своя ниша для ружейных глушителей нашлась в полуавтоматических системах. Ствол у них один и часто относительно короткий, а дульная часть с чоковой резьбой прочнее, чем у двустволки. Именно с такой системой разгуливает Антон Чигур в фильме «Старикам тут не место». Но эстетики и удобства дробовику глушитель не добавляет, поэтому увидеть его можно только в фильме и на картинках.

Шпионские штучки

Долгое время шпионы в кино и в реальной жизни пользовались пистолетами, действующими по принципу запирания свободным затвором. Например, Walter PPK Джеймса Бонда или пистолет Макарова его противников. Подобная конструкция очень надежна, но в принципе не может работать с мощными патронами. Именно поэтому весь мир тайных операций перевооружается на мощные пистолеты, автоматика которых работает по принципу запирания коротким ходом ствола. Такая схема применяется, например, в легендарном австрийском пистолете Glock или не менее легендарном Colt 1911.

Глушители на ружья по размерам и форме напоминают либо огнетушитель, либо кирпич. Последний смотрится лучше. А весят они все примерно одинаково.

Проблема в том, что, если к подвижному стволу пистолета прикрутить обычный глушитель, он один раз выстрелит, но не перезарядится. Это происходит из-за того, что масса глушителя начинает участвовать в откате подвижных частей, и патрону просто не хватает мощности растолкать всю потяжелевшую систему. Лет 30 назад была придумана система под названием Нильсен-девайс, или ствольный бустер. Это втулка с пружиной — посредник между глушителем и пистолетом. Она закручивалась на ствол, но взаимодействовала с корпусом глушителя через пружину. И систему удалось обмануть. Во время перезарядки после выстрела глушитель как бы висит в воздухе, а «бегает» со стволом вперед-назад только легкая втулка. Теперь на шпионской службе можно использовать не семь-восемь слабых патронов из однорядного магазина Вальтера или Макарова, а любые пистолетные патроны. И при этом очень тихо.

Глушение автоматического, да еще и скорострельного оружия — задача настолько тяжелая, что пока сделаны только первые шаги в этом направлении. Отвод тепла и давления заставляет инженеров делать причудливые конструкции.

Но пару лет назад произошел следующий прорыв — производители догадались крепить пистолетный глушитель к рамке пистолета, а не к стволу. Это может сделать пистолет с глушителем значительно короче и удобнее. Сейчас по выставкам кочуют прототипы нового форм-фактора, и скоро в кино у очередного суперагента мы увидим новый непривычный силуэт его «любимого пистолета с глушителем».

По субъективным ощущениям стрельба с глушителем становится намного комфортнее. Уходят и удар по ушам, и толчок в плечо, нагруженный ствол меньше «гуляет», и хорошо виден результат выстрела. И самое, наверно, важное — если какое-то время пострелять из винтовки с глушителем, потом совершенно не хочется стрелять без него. С ним уходят основные беспокоящие факторы выстрела.

Система отвода отработанных газов и глушения – попросту глушитель. Раньше носила характер чисто этетический, то есть не давала автомобилям реветь как «угорелым». Ведь если снять глушитель и запустить мотор — будет стоять такой треск, что уши будет закладывать. Но на данный момент, это уже не только труба для глушения и отвода газов, это еще и чистящий и повышающий мощность узел. В общем, сегодня хочу вам рассказать про устройство этого важного, на мой взгляд элемента любой машины …

К сожалению, двигатель внутреннего сгорания это мягко сказать не эффективное устройство, (в этом смысле электрический двигатель намного совершеннее). Отработанные газы которые выходят из двигателя не только «гремят», причем очень громко, их еще нужно охладить, ведь зачастую температура может быть и 300 и даже больше градусов Цельсия. Поэтому и была создана специальная система, которая получила название глушитель.

Части глушителя

Эта система не однородна, она собирается из нескольких частей, а именно их пять:

Это выпускной коллектор, сейчас многие могут сказать — что он не относится к глушащей системе, но он с ней взаимодействует напрямую – основное его назначение отводить газы из двигателя, поэтому я все же его включу в схему.
Приемная труба.
Катализатор.
И последняя часть, собственно сам глушитель.

Про выпускной коллектор мы с вами поговорили, также можете почитать . Переходит сразу к приемной трубе . Она создана для соединения выпускного коллектора и катализатора. Вроде что на нее обращать внимание, труба и труба – НО, в ней зачастую устанавливают так называемый виброгаситель (попросту гофру), которая призвана гасить вибрации от двигателя и не передавать их дальше, ни на кузов, ни на глушитель.

Катализатор – призван бороться с отработанными газами, а именно с их отчисткой. Выхлоп, который идет от силового агрегата содержит много вредных элементов. Катализатор дожигает их, делая – безвредными, концентрация падает в разы. Конечно совсем отчистить не получается, но прогресс на лицо. Если бы не было катализаторов, мегаполисы просто задохнулись от выхлопных газов. Про его .

Резонатор и глушитель – эти две части уже борются с потоком газов и звуком, они предназначены в первую очередь для гашения звука и только во вторую снижения температуры. Газы, которые прошли катализатор, по трубам достигают сначала резонатора, а уже затем самого глушителя.

Подробнее об устройстве глушителя и резонатора

Если честно, то сейчас нет одинакового строения глушителя, каждый производитель ищет свое решение и способы производства. Но почему так?

Это достаточно сложный цикл, ведь глушитель должен поглощать звук, но и не лишать двигатель мощности. Как заверяют производители, машину можно сделать практически бесшумной, установив еще один резонатор и нарастив объем глушителя — вот только мощности от двигателя будет «отжираться» значительно. Если штатный вариант отнимает от 5 до 7%, то установка новых резонаторов увеличит этот показатель до 10 – 15%! А оно нам нужно? Вот и химичат производители над идеальной формой, чтобы слышен был только «шелест» силового агрегата, да и мощность была на уровне.

Какой резонатор в разрезе – если представить его разрез, то это несколько перфорированных труб внутри металлического корпуса, они находятся не на одном уровне, а как бы параллельны. Поток «отработки» — попадает в резонатор, где встречается сначала со стенками, теряя свое давление и часть звука. Происходит это так, волна ударяется о стенку и возникает ответная волна, которая встречается с вновь поступившими газами – то есть энергия гасит сама себя. Затем в параллельную трубу поток проходит в другую камеру, там также встречается со стенкой, опять теряя часть энергии. Внизу этой камеры есть третья труба, по которой газы поступают уже до глушителя. Таким образом, на уровне резонатора, гасятся 30 – 40% давления газа и его звука (в основном низкие тона). Но почему не все? Если сделать резонатор больше он попросту не поместится под машиной в середине — будет слишком большой объем, который также скрадет мощность двигателя.

Глушитель – находится сзади, где больше всего места. Он самый крупный из всех частей, по сути он мало чем отличается устройством от резонатора (также есть камеры и «глухие» стенки), только объемами. Еще одно отличие здесь встречается камера с так называемым поглотителем – из перфорированной трубы газы и звук проходят в поглотитель, оставляя там большую часть энергии и звука.

Устройство поглотителя

Камера – поглотитель, как я писал, сверху имеет перфорированную трубу (если простым языком просверленную множеством дырочек) и обложенной с ней рядом, мягким и пористым материалом поглотителем. В первую очередь поглощающим звуковые колебания.

Этим материалом может служить не горючее вещество:

Стекловала или прочая минеральная вата.
Металлическая стружка
Металлическая вата
Прочие пористые не горючие материалы

Таким образом, звук уходит в стекловату, оставляя там большую часть звуковой энергии. При поглощении мягки материал разогревается, но не горит из-за высокой устойчивости к возгоранию.

Нужно отметить, что глушителей в системе может быть и два! Например на каждые 3 — 4 цилиндра, с каждого бока силового агрегата.

Каким образом увеличивает мощность?

Сверху заикнулся об этом – сейчас хочу немного раскрыть тему. Да все просто – вспомните турбины, которые работают на отработанных газов? Откуда они черпают энергию? Конечно от выхлопных газов которые потоком идут от двигателя и после через различные ответвления, в таком примере , попадают на горячее колесо турбины. Таким образом, можно дополнительно снимать до 10 — 15% КПД.

Пару слов о прямотоках

Про это у меня есть , почитайте. Вот только некоторым из нас с вами не нужен акустический комфорт – важна только мощность. Поэтому резонатор, да и сам глушитель модернизируются, у них убираются перегородки, которые «стопорят» газы – соответственно энергия на преодоление этих барьеров не тратиться, вот вам + 5 + 7% к мощности двигателя.

А если убрать еще и катализатор, еще + 5%. Таким образом можно добиться до 10% мощности что уже ощутимо!

Однако такой «ревущий тюнинг», запрещен законом! Нельзя гонять по улицам выше определенных децибел, только на гоночных треках. ДА и без катализатора, вы никогда не пройдете ТО автомобиля, а соответственно не получите страховку.

Почему выходит из строя?

Ответ достаточно банален, так как сделан из металла и постоянно в агрессивной среде высокие температуры и вода (снег) под днищем – попросту прогорает или гниет. Металл начинаем разлагаться и от соли на дорогах.

Конечно, устройство современных глушителей улучшено, применены другие сплавы в конструкции, все рано через какое-то время он выгорает. Причем у современных вариантов, зачастую страдают перегородки внутри, либо прогорает пористый материал (зачастую минеральная вата) из-за чего начинает реветь даже целый снаружи глушитель.

Часто при выстреле стремятся скрыть его звук. И основной причиной для этого, является желание скрыть сам выстрел или свое местоположение. Для этой задачи и были созданы глушители для оружия , или как их еще называют саундмодераторы. В основном, они используются снайперами в армии и спецподразделениях, хотя иногда и охотники ими не брезгуют.

Цены на эти аксессуары колеблются в достаточно широком диапазоне, именно поэтому многие пытаются собрать глушитель в домашних условиях, иногда даже из подручных средств. Главное не забывать, что использование саундмодераторов в Украине вполне легально, но только на не самодельных. И только на том оружии, которое для этого предусмотрено.

Как работает глушитель для оружия?

Для того чтобы понять принцип работы и устройство глушителя, необходимо разобраться что же является причиной звука. Существует три основных источника:

подвижные части оружия — при выстреле они с большой силой и скоростью бьются друг о друга тем самым создавая звук

ударная волна от пули (если пуля имеет скорость выше скорости звука)

звук от пороховых газов — при выходе из ствола они имеют сверхзвуковую скорость и при расширении издают громкий звук

И если с первыми двумя пунктами сделать практически ничего нельзя, то с третьим как раз и призван справится глушитель.

Принцип работы саундмодератора

Принцип работы ПБС заключается в снижении скорости пороховых газов, их охлаждении и тем самым снижения давления в дуле пистолета или винтовки. Добиться этого позволяют камеры внутри цилиндра. В них газы завихряются и выходят уже с меньшей скоростью. Также в глушителе могут использоваться теплопоглощающие материалы, которые способствуют охлаждению пороховых газов, тем самым поглощая энергию и снижая их скорость.

В некоторых моделях имеются только газорасширительные камеры, в других — теплопоглощающие материалы. Но самыми лучшими считаются те модели в конструкции которых используется и тот и другой метод снижения энергии пороховых газов.

Устройство пистолетного глушителя

Все приборы бесшумной стрельбы делятся на два типа:

тактические — накручиваются на дуло с помощью специальной резьбы или закрепляются зажимами

Именно тактические глушители и являются самыми распространенными. Они также бывают нескольких видов и различаются по внутреннему устройству. Самыми распространенными являются:

Простейший — состоит из расширительной камеры цилиндрической формы, с соединительной гайкой и щелью закрытой спереди резиновой мембраной. Так как камера больше канала ствола, газы в ней расширяются, теряя скорость и выходят из нее после пули с меньшей энергией. Со временем мембрана изнашивается (она рассчитана примерно на 100 выстрелов) и ее необходимо периодически менять или использовать сплошную каучуковую пробку.

С обтюрацией — также состоит из расширительной камеры и двух резиновых или эбонитовых пробок-обтюраторов между которыми расположена распорная втулка.

Двухкамерный эксцентрический — имеет камеру с перегородкой и действует практически как простейший.

С теплопоглащением — принцип основан на поглощении тепла, а вследствии энергии с помощью медной или латунной проволоки или же алюминиевой стружки. Минусом таких моделей является необходимость часто менять поглотители.

Многокамерный — действуют по принципу простейших, но так как имеют несколько камер с перегородками вместо мембран, нет необходимости в их заменах, а значит срок службы более длителен.

С разбиением потока — состоит из внутренней втулки с перфорацией и винтовой спирали разбиения потока.

Как сделать самодельный глушитель для пистолета?

Самодельные глушители для оружия не самый лучший вариант. Ведь для того чтобы такое изделие полностью выполняло свои функции, и ко всему еще и было безопасным в использовании, необходимо провести множество расчетов, правильно подобрать материалы и собрать всю эту конструкцию. А это не так уж и просто, тем более в «кустарных» условиях. И даже если вы все сделаете правильно, нет гарантии что вы получите именно тот результат к которому стремились. Поэтому мы вам настоятельно не советуем заниматься этим делом самостоятельно. Лучше обратитесь в специализированные магазины где вы сможете выбрать и купить не только саундмодератор на ваш карабин или пневматику, но и другой тюнинг оружия .

Некоторые умельцы, конечно, пытаются сделать глушители из ПЭТ-бутылок или масляных фильтров от МАНов. Первый вариант вообще выглядит комично, а второй может быть что-то и заглушает, но проработает не долго и может быть опасен в использовании. Конечно, есть еще вариант откопать в сети интернета парочку чертежей и обратиться к какому-нибудь токарю. Но и это не даст гарантии, что вы получите именно то что хотели. Поэтому лучше не рисковать, а обратиться с этим вопросом к профессионалам.

Главный вывод

Итак, разобравшись в принципе работы ПББС и ознакомившись с чертежами глушителей можно сделать один главный вывод — изготовление глушителя для огнестрельного оружия вопрос довольно сложный как в плане вычислений так и в плане производства. А посему настоятельно не советуем вам заниматься этим самостоятельно. Лучше обратитесь в специализированные магазины и приобретите данное приспособление там. Тем более что там же вы можете купить не только глушитель, но и затыльник на приклад , опоры, рукояти и многое другое, что значительно облегчит вам охоту.

Еще недавно выхлопная система служила для отвода отработанных газов и снижения уровня шума во время езды. Она воспринималась как вспомогательная и не столь важная, как другие агрегаты. Сейчас устройство глушителя автомобиля играет гораздо большую роль, чем раньше. В первую очередь – повышение эффективной работы двигателя.

Схема глушителя простым языком

Выхлопная система с каждой новой моделью авто усложняется и более сильно влияет на характеристики машины. Но, принципиальной разницы в конструкции глушителя пока не существует.

Традиционный глушитель автомобиля можно разделить на четыре части:

приемную трубу,
катализатор,
резонатор,
заднюю часть, собственно – глушитель.

Приемная труба играет промежуточную роль, отводя газы из выпускного коллектора в катализатор. На ней может быть установлен виброкомпенсатор, в народе называемый «гофрой», который принимает на себя вибрацию и не дает ей передаваться на выхлопную систему.

После приемной трубы расположен катализатор, в котором дожигаются несгоревшие остатки бензина, а окись углерода переходит в менее вредную фазу. Этот элемент системы представляет бачок, внутри которого находятся керамический или металлический элемент, выполненный в виде сот. Проходя через них выхлопные газы преобразуются за счет химической реакции.

За катализатором расположены и, собственно, глушитель. Они имеют различную внутреннюю конструкцию и снимают шум не только за счет того что гасят его, но и за счет сглаживания тактов работы двигателя. Резонатор по своей структуре прост, он представляет бачок с перфорированной трубой, ну, а устройство глушителя гораздо сложнее. Именно он выполняет основную функцию по выходящих выхлопных газов.

Как устроен глушитель и как он работает?

Все описанное выше – только основные положения. Из чего состоит глушитель зависит от многих факторов, а именно: от марки автомобиля, модели, его объема и типа двигателя, а также от производителя – не всегда вторичные производители придерживаются оригинальной геометрии. При проектировании внутренней начинки глушителя используются стандартные приемы – обустройство перфорированных патрубков, перегородок и набивка жаростойкой ватой.

Принцип работы глушителя прост – он призван замедлить поток газов, чтобы сгладить отдельные такты работы двигателя. Нет каких-либо определенных стандартов по его внутреннему строению, поэтому каждый производитель ищет свои решения. Любой глушитель в разрезе может отличаться от аналогичной детали других производителей.

Немалую роль играет то, как спроектирована выхлопная система автомобиля. Например, если объем резонатора невелик, он не сможет в достаточной мере сглаживать поток выхлопных газов. Соответственно, большая нагрузка приходится на глушитель, он должен иметь немалый объем и соответствующее строение. Глушитель в разрезе напоминает нагромождение трубок с перфорацией и перегородок, но в нем все спроектировано таким образом, чтобы максимально эффективно использовать его объем.

Через отверстия в трубках нагретые газы быстро расширяются и заполняют пространство бачка глушителя, а перегородки отражают их в обратном направлении, чтобы сгладить неравномерность поступления выхлопных газов. Жаропрочная минеральная вата сдерживает ударные волны газов, предохраняя стенки бачка, чтобы избежать лишних шумов.

Почему изнашивается глушитель автомобиля?

Основная причина, по которой глушитель приходит в негодность – прогар сварочных швов. Устройство автомобильного глушителя таково, что в местах соединения и крепления трубок и перегородок, используется обычная , которая более подвержена влиянию температуры и влаги (особенно это касается автомобилей, работающих на бензине).

Она и является слабым местом любого глушителя. Когда на шве появляется небольшая трещинка, она начинает увеличиваться за счет вибрации выхлопной системы, неизбежной при езде. Как результат – трубки обрываются, перегородки отделяются от стенок, и появляется нежелательный шум.

Но есть и вторая причина, по которой глушитель может работать громко – выгорание минеральной ваты. Выхлопные системы дешевых производителей грешат тем, что в них используется некачественная минеральная вата. Она выгорает, волокна разрушаются и их частички выходят с потоком выхлопных газов. Как результат – появление нежелательного шума, который будет все громче с каждым новым километром пробега.

Как мы видим, глушитель это не просто металлическая «банка», подвешенная под днищем автомобиля, равно как и вся выхлопная система, частью которой он является. Его устройство рассчитывается профессионалами, чтобы обеспечить максимально: устойчивую работу двигателя авто и комфортную езду. Качественный глушитель по определению не может быть дешевым, это полноценная деталь автомобиля, которая подлежит периодической замене.

Устройство прямоточного глушителя автомобиля 🦈 avtoshark.com

Если глушитель автомобиля работает с перебоями, систему необходимо ремонтировать. Для замены оборудования лучше обратиться в сервис по обслуживанию транспорта. От исправности каждой детали зависит безопасность окружающих.

Устройство глушителя автомобиля представляет собой конструкцию, которая снижает уровень шума от преобразования энергии. Но этим функции не ограничиваются. Деталь важна для бесперебойной работы двигателя.

Предназначение глушителя в автомобиле

Современные автомобили невозможно представить без шумопоглощающих фильтров. Устройство предназначено для:

снижения звуковых колебаний отработанных газов;
уменьшения пульсации, температуры и скорости выхлопов.

Первоначально систему считали вспомогательным элементом транспорта. Сегодня автоглушители предохраняют двигатель и защищают окружающую природу от вредных веществ.

Кто придумал глушитель

На заре автомобилестроения безлошадные экипажи пугали пешеходов страшным ревом, когда проезжали по улицам. Над изобретением звукового фильтра работали инженеры многих стран. На вопрос, кто придумал глушитель для автомобиля, компании по выпуску машин отвечают неодинаково.

По одной из версий, всех опередили французы. В конце девятнадцатого века фирма «Панар-Левассор» первой оснастила экипаж акустическим преобразователем. Примерно в это же время устройство стал использовать Мильтон Ривз, который известен как автор многоколесных самоходных машин.

Другая версия гласит, что звуковой фильтр изобрела женщина. Жительнице США Долорес Джонс надоел грохот проезжающих мимо машин. В итоге американка осуществила свою мечту сделать немного тише окружающий мир.

Разновидности глушителей

Модели различают по характеристикам и принципу действия. Преобразователи шума делают из металла – нержавеющей или черной стали с алюминиевым, цинковым покрытием. Первый тип универсален, подходит для разных машин, недорого стоит, но имеет маленький срок эксплуатации. Алюминизированные служат долго, но их выпускает ограниченное количество предприятий.

Схема устройства глушителя

По принципу работы глушителя автомобиля выделяют несколько групп:

Самые простые – ограничительные. Деталь сделана в форме трубы, которая сначала сужается и создает сопротивление, а заканчивается расширением. Устройство используют в качестве предварительного фильтра, а не для отвода выхлопных газов.
Отражательные. В корпусе вмонтированы акустические зеркала. Звуковая волна, сталкиваясь с препятствиями, постепенно теряет свою силу. Такая конструкция глушителя автомобиля применяется на выходе системы.
Резонаторные. В состав резонаторных приспособлений входят несколько камер, которые разделяет сплошная перегородка. Колебания частоты в замкнутых пространствах гасят друг друга. Такие конструкции отработанному потоку препятствуют незначительно. Глушители размещают после приемной трубы.
Поглотительные. Поглотители шумовые эффекты гасят с помощью специальных материалов. В корпусе не устанавливают лабиринт перегородок. Пространство заполняют стекловатой или минеральными волокнами. Звукоизоляция таких моделей ниже, поэтому привлекает сторонников тюнинга.

В спортивных машинах часто используют прямоточные фильтры. Такой глушитель автомобиля устроен более просто. В корпус из высокопрочного металла вмонтирована труба с многочисленными отверстиями. Перфорированная конструкция покрыта стекловолокном и стальной сеткой. Звуковые волны, проходя через систему, преобразуются в тепловую энергию. Цена прямоточных моделей обычно выше, их изготавливают полностью из нержавеющей стали.

Устройство глушителя автомобиля допускает сочетание разных типов. Подобный метод используют во время проектирования дорогих автомобилей, чтобы добиться бесшумной работы двигателя.

Устройство глушителя машины

Схема глушителя автомобиля состоит из нескольких элементов, которые соединены в определенной последовательности.

Коллектор

Это приспособление предназначено для отвода отработанных газов. При изготовлении детали используют особо прочные материалы. Температура внутри трубы достигает 1000°C – такие нагрузки выдерживают только сплавы металлов. Для погашения вибрации двигателя иногда устанавливают гофру.

Нейтрализатор

Следующий элемент системы выполнен в форме бочонка. Глушитель авто в разрезе напоминает улей с металлическими сотами. Остатки топлива, поступая в нейтрализатор, сгорают.

Нейтрализатор выхлопных газов

Очищение газов происходит во время химических реакций в каждой секции. Содержание вредных веществ в отработанном выхлопе не превышает нормативы международных стандартов.

Передний глушитель (резонатор)

Передний глушитель автомобиля устроен в виде бака, внутри которого проходит труба с перфорированными отверстиями. Комбинация решеток снижает скорость потока и приглушает рев вырывающихся наружу газов.

Различают активные устройства с несложной конструкцией и реактивные приспособления из совокупности расширительных камер.

Задний глушитель

Внутреннее пространство элемента имеет неоднородную структуру. Камеры с пористыми наполнителями, сложная комбинация перегородок обеспечивают окончательное подавление звуковых вибраций. Приспособление является завершающим звеном в системе по выводу отработанных газов.

Принцип работы глушителя

Устройство глушителя автомобиля основано на простых принципах:

Из камеры сгорания отработанные газы по трубе подаются к задней части машины. За счет герметичности и уплотнителей шум от мотора постепенно снижается.
Уровень токсичных веществ уменьшают с помощью катализатора. Один датчик, контролирующий содержание кислорода, расположен на входе, другой лямбда-зонд – с противоположной стороны.
Очищенные газы направляются сначала в резонатор, а затем в глушитель.
Из основного фильтра выхлоп попадает в атмосферу.

Принцип работы глушителя автомобиля – в чередовании тесных и широких камер. В узких местах скорость потока падает, а в просторной части волны рассеиваются. За счет сложной траектории движения удается понизить частоту колебания звука. В металлических перфорированных трубах используют явление интерференции, направленное на изменение амплитуды волн. Шумовые эффекты также уменьшают изолирующие наполнители.

Как выглядит устройство глушителя автомобиля в разрезе, демонстрирует схема:

Устройство глушителя

Что будет, если снять глушитель с машины

Некоторые владельцы транспорта считают, что преобразователь звука снижает мощность работы двигателя. Мнение основано на том, что гоночные машины не оборудованы шумопоглощающими фильтрами.

Строение глушителя автомобиля – это сложная система, где все детали тщательно подобраны. Если исключить из схемы одно звено, это неизбежно отразится на характеристиках агрегата. Сверхскоростные модели для автоспорта проходят тщательный контроль. Система вывода газов обладает повышенной герметичностью и разработана согласно стандартам безопасности.

Самостоятельный демонтаж глушителя приведет к повышенной нагрузке на двигатель. В итоге появится вибрация кузова, возрастет уровень шума, а в салоне может ощущаться неприятный запах. Существует риск отравления выхлопными газами. И не факт, что автомобиль без фильтра поедет быстрее.

Глушитель в авто: функции и внутреннее устройство

Выхлопная система в автомобиле крайне важна, поскольку она обеспечивает базовый комфорт передвижения на авто. Если бы производители не предусматривали достаточно длинную и сложную систему подавления шума, вы бы не получали удовольствия от эксплуатации транспорта, а беруши или профессиональные защитные наушники были бы повседневным аксессуаром для каждого человека. Вы могли заметить, что современные авто обладают очень тихими двигателями. В салоне вообще не слышна работа силового агрегата, а подойдя вплотную к капоту машины на улице, вы слышите только приглушенный цокот. Все это стало возможным, благодаря постоянному совершенствованию глушителей на машинах.

Сегодня на нашем сайте мы поговорим о том, какая конструкция системы подавления шума двигателя применяется на машинах. Также рассмотрим, какие еще задачи данный комплекс может выполнять. В конце концов, зачем вообще производители тратят деньги и устанавливают дорогостоящие элементы глушителя в машину? Чтобы ответить на все эти вопросы, необходимо максимально внимательно рассмотреть конструктивные особенности оборудования. Это позволит намного проще понять суть применения современного глушителя и даст информацию о том, как нужно ухаживать за ней, чтобы не ремонтировать каждый сезон. Обратите внимание, конструктивно такое оборудование может немного отличаться в разных авто.

Содержание

Какую роль выполняет глушитель в автомобиле?

Существует целый ряд задач, который выполняет выхлопная система. Раньше в автомобилях применялись более простые устройства, которые не всегда обеспечивали достаточное устранение шума и вибрации. Сегодня же устройства более эффективные, но дорогостоящие. Поэтому ремонт и эксплуатация таких изделий оказывается дороже. Но зато вы получаете прекрасные возможности эксплуатации и используете машину с минимальным количеством шума.

Итак, основные функции современной системы выхлопа:

изменение сечения потока выхлопа – это становится возможным из-за реализации в системе камер самого разного типа и размера, а также из-за постоянного сужения/расширения потока выхлопа;
рекуперация отработанных газов – современные комплексы отвода выхлопных газов оснащены клапанами EGR, которые делают авто более экономичным, дожигая газы в камере сгорания;
интерференция звуковых волн – это простая и давняя технология, которая реализуется с помощью перфорации некоторых трубок в системе, это эффективно гасит шумы различных частот;
поглощение звуковых волн в резонаторе – это устройство способствует снижению грубых шумов, а также упрощает работу непосредственно глушителю, который установлен следом за резонатором;
поглощение звуковых волн, благодаря наличию в камерах специального материала, такой материал поглощает звуки и создает комфортную эксплуатацию автомобиля в любых условиях.

Также не стоит забывать про каталитическую нейтрализацию отработанных газов. В современных выхлопных системах установлен катализатор, который снижает токсичность выхлопа и позволяет автомобилю подняться по лестнице уровней экологической чистоты. Изменение конструкции каталитического нейтрализатора в последнее время снижает срок службы этого устройства, а также делает его дороже. Но без данной системы автомобиль не сможет пройти в нормы современных стандартов экологической чистоты.

Почему глушители выходят из строя?

Причина выхода из строя данного оборудования проста – конденсат. Дело в том, что во время работы выхлопная система принимает очень горячий поток воздуха из двигателя, а катализатор и вовсе сталкивается с пламенем. Это приводит к тому, что система нагревается, а при остановке двигателя быстро остывает. Это становится причиной образования конденсата. Если автомобиль эксплуатируется каждый день и не простаивает, риски повреждения глушителя коррозией минимальные. Но если речь идет о длительном простое, глушитель сразу же начинает гнить.

Причин разрушения металла множество:

конденсат оседает в нижней части сегментов глушителя и не уходит, из-за чего быстро уничтожает любые защитные покрытия металла и вызывает агрессивную быструю коррозию;
также высокая температура уничтожает любую покраску и прочие защитные покрытия, предусмотренные производителем, ни один вид антикоррозийной защиты не способен защитить данные детали от ржавчины;
длительный простой – самый большой враг автомобильного глушителя, он запускает процесс покрытия внутренней части изделия ржавчиной, и этот процесс уже невозможно будет остановить;
вмятины и царапины от камней и металлических преград на дороге – это очень актуально для машин с низким клиренсом, механические повреждения и микротрещины ускоряют процесс коррозии;
также низкое качество и малая толщина металла являются фактором быстрого выхода из строя частей выхлопной системы, и это нужно учитывать при выборе запасных частей для ремонта устройства.

Нужно признать, что факторов разрушения достаточно много. Глушители не служат очень долго даже в идеальных условиях, поскольку они работают в экстремальных температурах и вынуждены постоянно бороться с резкими перепадами. Любой металл сдается достаточно быстро в таких условиях. При поломке глушителя придется менять сегмент. Сварка – достаточно сомнительный метод восстановления, учитывая в каких условиях приходится трудиться металлу. Сварные швы в таких условиях ходят непредсказуемо мало и могут вызвать проблемы уже на следующий день после ремонта.

Из каких элементов состоит современный глушитель?

Благодаря хорошей традиции автомобильного производства, глушитель на современных автомобилях изготавливается по сегментам. Это значит, что при поломке вы можете приобрести отдельно один сегмент и не тратить большие деньги на всю систему в сборе. Сегменты могут быть разными, но в большинстве случаев производители стандартизировали конструкцию, приведя ее к наиболее оптимальной в современных условиях. Сегодняшняя конструкция глушителя – это компромисс между ценой и функциональностью.

Итак, основные составляющие элементы глушителя в авто:

каталитический нейтрализатор – в список его задач входит улавливание пламени и перенаправление потоков, быстрое остужение потока воздуха, что снижает потенциальный вред для природы;
клапан EGR и прочее экологичное оборудование, которое призвано уменьшить объемы выбросов CO и прочих газов в атмосферу, это оборудование ломается чаще всего и довольно дорого стоит;
резонатор – одна из основных частей устройства, она гасит основные грубые шумы и позволяет дальнейшим сегментам легко справляться с поставленными задачами, резонатор принимает весь удар на себя;
гофры – в разных автомобилях может быть от 1 до 6 гофр в системе, они призваны гасить вибрации двигателя и улучшать общие впечатления от поездки на автомобиле;
глушитель – наиболее объемная и самая важная часть изделия, непосредственно в глушителе поток горячего воздуха сбавляет темп и остужается, а остатки звуков и вибраций устраняются.

Также в список оборудования можно включить трубы, которые соединяют все элементы. Еще одна деталь – резиновые амортизаторы, на которые глушитель подвешивается к днищу автомобиля. Такие амортизаторы элементарно меняются даже без поездки на СТО. Если вы услышали стуки в районе днища автомобиля, пора посмотреть на качество резиновых амортизаторов. Именно они часто являются причиной неприятных звуков, а стоят на самом деле недорого. Так что часто их проще заменить, чем каким-либо образом ремонтировать.

Как можно продлить жизнь глушителю в автомобиле?

Даже оригинальные качественные элементы резонатора и глушителя служат в среднем около 3-6 лет. Все зависит от частоты эксплуатации автомобиля, условий хранения и климатической зоны. В зонах с очень суровой зимой и низкими температурами даже один полный год для глушителя – это уже достижение. Поэтому важно учитывать некоторые особенности, прежде чем определить оптимальный срок службы и методы защиты глушителя от коррозии. На самом деле, многие советы по сохранению глушителя выглядят глупо и никак не помогут в реальности улучшить ситуацию.

Стоит придерживаться таких рекомендаций:

Меньше поездок на очень короткие расстояния. Жизнь глушителя исчисляется не в годах, а в циклах. Не важно, проехали вы 3 км или 300 км с момента запуска двигателя, повреждения будут примерно одинаковыми.
Меньше поездок по неизведанным местам. Для бездорожья созданы внедорожники, а вот на комфортном седане ехать на проселочную дорогу с камнями и прочими преградами очень опасно, можно повредить элементы глушителя.
Всегда вовремя меняйте крепления глушителя. Если резиновые подвесы рассыпаются, устройство начинает прыгать и даже волочиться по земле, из-за чего могут возникнуть различные повреждения.
Не переливайте масло в картер двигателя. Слишком высокий уровень масла очень плохо сказывается на работе катализатора. Это устройство начинает прогорать, появляются и другие неприятности в работе выхлопной системы.
Следите за исправной работой силового агрегата. Если топливо не догорает, газы будут дожигать его непосредственно в катализаторе или резонаторе, это вызовет большие проблемы с глушителем.
Не устанавливайте дешевые сегменты глушителя. Дешевые запчасти могут стать первой причиной выхода из строя системы выхлопа. Поэтому лучше покупать оригинальные детали или отдать предпочтение более дорогим аналогам на рынке.

Профилактические обработки или другие методы защиты металла глушителя не имеют никакого смысла. Дело в том, что краска или антикор отлетят при первой же поездке. Из-за сильного нагрева данные детали нельзя защищать никакими покрытиями. Единственное, чего вы добьетесь в таком случае, – это устойчивый неприятный запах в салоне. Только через неделю эксплуатации запах выветрится.

При покупке сегментов выхлопной системы также следует обратить внимание, что им требуется обкатка. Они окрашены для защиты от ржавчины в процессе транспортировки и ожидания на складе.

Предлагаем посмотреть видео о проблемах системы автомобильного выхлопа:

Подводим итоги

Современный автомобиль очень порадует вас тишиной поездки. Но в нашем мире за весь комфорт приходится платить. В старом ВАЗ система глушителя состояла из двух сомнительных по эффективности элементов, которые мало что меняли в звуке работы двигателя. Зато на некоторых машинах по 20 лет выхаживали заводские элементы. Сегодня ситуация иная, за 3-6 лет в глушителе появляются самые разные отверстия, которые снижают эффективность работы устройства. Приходится заниматься ремонтом, а лучше заменой изделия на новое.

Глушитель в современном авто выполняет сразу несколько задач. Это повышение экологического класса машины, снижение звука работы двигателя, уменьшение вибрации на кузове. И чем более совершенная система глушителя, тем лучше она справляется с каждой отдельной задачей. Но также чем более совершенный выхлоп установлен в авто, тем больше денег придется выкладывать из собственного кармана для обслуживания и ремонта таких изделий.

устройство, причины поломки, как выбрать?

Работа автомобильного двигателя сопровождается значительными вибрациями, которые передаются на выхлопную систему. Чтобы эти вибрации компенсировать, в качестве гибкого соединительного элемента в выхлопной системе используется гофра глушителя. Ее устанавливают на приемную трубу или другие участки, где наблюдаются высокие вибрационные нагрузки.

Использование гофры глушителя помогает одновременно решить несколько задач, а именно:

погасить вибрации, возникающие при работающем двигателе;
соединить между собой элементы выхлопной системы;
предотвратить разрушение элементов выхлопной системы вследствие отклонений в момент старта автомобиля.

Гофру глушителя еще называют гибким соединением или компенсатором вибраций. Иногда ее используют в качестве материала для наращивания прогоревшей выхлопной трубы.

Данная запчасть имеет очень важное значение для машины, так как именно она снижает все возникшие во время работы вибрации двигателя

Смотрите также:

Устройство компенсатора

Конструкция гофры глушителя бывает разной – встречаются разновидности с двойной и тройной оплеткой. Часто встречается модификация, которая состоит из следующих частей:

Гофрированная трубка. Предназначена для того, чтобы выхлопная система была герметично закрыта и защищена от вибраций двигателя.
Внутренняя оплетка из нержавейки. Предназначена для защиты гофрированной трубки от продуктов выхлопа, нагретых до высокой температуры. Ее изготавливают с таким расчетом, чтобы выхлопные газы внутри компенсатора распределялись равномерно.
Внешняя оплетка из нержавейки. Предназначена, чтобы уберечь компенсатор от разрывов, переломов и других механических повреждений.

Причины поломок

Как и остальные элементы системы выхлопа, гофра глушителя подвержена повреждениям, которые выводят ее из строя. Это объясняется тем, что ей приходится работать в экстремальных условиях, и применение высоколегированных сталей для ее изготовления не делает компенсатор вечным – время от времени его приходится менять.

Эластичная гофра усиленная

Есть несколько причин, которые приводят к поломке гофры глушителя. Вот некоторые из них:

механические нагрузки при наездах на кочки, бугры и другие препятствия;
износ резинок крепления глушителя;
плохое состояние подушек мотора;
забитый катализатор – отработанные газы увеличивают давление внутри и приводят к поломке компенсатора;
соль и химически активные вещества на дороге;
увеличение октанового числа топлива вследствие добавления присадок.

Смотрите также:

Признаки поломки компенсатора

Узнать о том, что гофра глушителя вышла из строя, вы сможете благодаря ряду симптомов:

возникновение под капотом резких шумов;
запах выхлопных газов в салоне машины;
заметное снижение мощности авто – проблемы в системе выхлопа становятся источником некорректной работы кислородного датчика.

Любая качественная гофра глушителя в первую очередь должна иметь оптимальное сочетание прочности и эластичности

Если вовремя не решить проблему, сломанный компенсатор приведет к разрушению системы выхлопа в автомобиле.

Специфика конструкции гофры такова, что ремонт не дает никаких результатов – при выходе из строя замените ее. При этом диагностируйте состояние катализатора, поломка гофры, как правило, сигнализирует о проблемах с ним.

Смотрите также:

Как выбрать гофру для автомобиля?

При покупке компенсатора учитывайте, что существует огромное количество их разновидностей, поэтому важно выбрать то изделие, которое подойдет для вашего автомобиля. Его приобретают в магазине автозапчастей или заказывают в Интернете – сегодня множество сайтов предлагает широкий выбор компенсаторов для глушителей автомобилей.

Обычно покупателю предлагается каталог, в котором представлены имеющиеся в наличии изделия – между собой они отличаются по типу, по размерам трубы и длине. Покупатель определяет, как ему нужен тип гофры – А или В, после чего сверяет размер диаметра и длину с теми значениями, которые ему нужны. Идентифицировать изделие помогает артикул – чтобы сделать заказ, указывают именно его.

Помните, что качество компенсаторов зависит от конструкции и использованных материалов. При покупке желательно выбирать гофру глушителя, которая предотвратит утечку выхлопных газов и обеспечит их свободное прохождение по выхлопному каналу. Количество оплеток говорит о том, насколько изделие способно сопротивляться температурам продуктов выхлопа. По этой причине лучше отдавать предпочтение вариантам с большим количеством оплеток.

Перед покупкой желательно проконсультироваться с опытными автомобилистами и почитать отзывы о различных вариантах гофры. Не следует покупать продукцию неизвестных производителей, прельстившись низкой ценой – такая покупка станет источником разочарования из-за низкого качества. Лучше заплатить дороже за продукцию брендов, которые пользуются солидной репутацией и поставляют на рынок надежный товар.

[democracy]

Автор: Екатерина

Конструкция глушителя выхлопа | Quadratec

Первый глушитель был запатентован в 1897 году Маршаллом и Милтоном Ривзом. Глушитель является основным компонентом выхлопной системы для подавления акустических шумов выхлопных газов. Сегодня доступно множество различных конструкций глушителей. Некоторые из них — это камеры, стеклопакеты, стеклопакеты с прямым проходом и их комбинации. Он разработан для уменьшения громкости и акустического звукового давления, создаваемого процессом горения. Стекловолокно — наиболее часто используемый материал для изготовления традиционных глушителей.Другие материалы могут включать минералы, шерсть, волокнистый мат или простые металлические камеры, чтобы способствовать поглощению и уменьшению нежелательных звуков выхлопа.

Расположение глушителя зависит от марки и модели автомобиля. Большинство глушителей расположено ближе к задней части автомобиля. Внутренние конструкции глушителя (камеры глушителя) определяются звуковыми частотами, нуждающимися в контроле. Глушителю можно придать разные формы, но наиболее распространенными являются круглая и овальная формы.

Для эффективного выполнения своей работы глушитель должен быть специально разработан для автомобиля, с которым он работает. Многие факторы определяют размер, форму и внутреннюю структуру глушителя. Внутренний дизайн специально разработан только для управления звуком и редко проектируется с учетом характеристик на заводе. Модели спортивных автомобилей более высокого класса будут иметь глушители, более рассчитанные на производительность, а не на подавление шума выхлопных газов. Послепродажные выхлопные системы почти всегда будут ориентироваться на аспект производительности и предлагать более низкий звук выхлопа.

Внутри глушителя

Внутренняя конструкция глушителя может представлять собой комбинацию камер, перегородок, решетчатых и сплошных труб. Это также может быть единственная конструкция, обычно называемая «сквозной». Проходные конструкции обычно представляют собой стеклопакеты с одной прямой трубой, идущей от входа к выходу.

Количество, расположение и общая конструкция трубок, камер и перегородок, используемых в глушителе, зависит от звуковых частот, производимых двигателем.Некоторые камеры внутри глушителя вообще не имеют выхода, а некоторые имеют небольшое отверстие, ведущее в другую камеру. Они называются тюнерами Гемгольца, и они уменьшают низкие звуковые частоты, отклоняя волны друг от друга и вызывая эффект шумоподавления. Камеры меньшего размера или консервные банки подавляют высокие звуковые волны, направляя выхлопные газы через их акустические отверстия в камеры большего размера.

Характеристики внутренней конструкции глушителя сильно различаются в зависимости от автомобиля, поскольку он будет «настроен» на это конкретное применение.Это обеспечивает наиболее эффективный способ повышения производительности при изменении формы звука выхлопа. Следует отметить, что чем больше выхлопные газы вращаются в системе, тем выше противодавление создается в глушителе. Поэтому внутренняя конструкция глушителя имеет решающее значение.

Снаружи глушителя

Внешне глушитель должен физически соответствовать ограниченному пространству под кузовом автомобиля. Габаритные размеры и форма глушителя определяются доступным пространством.Правильный дизайн и физическое размещение важны по следующим причинам:

Обеспечивает надлежащий зазор до автомобиля под кузовом.
Предотвращает чрезмерный нагрев половиц.
Обеспечивает безотказную установку.
Обеспечивает надлежащий зажим для предотвращения опасных утечек.
Устраняет натяжение подвесных опор.

Конструкция глушителя

Глушитель должен выдерживать условия эксплуатации транспортного средства.Сюда входят звуковые частоты двигателя, опасные условия вождения (бездорожье), и, прежде всего, глушитель должен выдерживать ржавчину и коррозию. Некоторые из основных причин преждевременного выхода из строя глушителя следующие:

Разрыв после пожара (обычно ошибочно принимается за ответный пожар)
Внутренняя коррозия от кислого конденсата
Внешняя коррозия от природных и искусственных элементов (например, соленая вода и дорожная соль)
Плохая или неправильная опора выхлопной системы (т.е. — вешалки заржавевшие и сломанные)

Для защиты от повреждений после пожара головки глушителя прикреплены к корпусу с помощью винтовой фиксации, чтобы обеспечить максимальное сопротивление этому сценарию. Внутренняя оболочка и внешняя крышка также устанавливаются на 180 градусов друг от друга с помощью шва механической блокировки. Головки с блокировкой вращения и шов с замком корпуса также обеспечивают газонепроницаемое соединение между головкой и корпусом.

Когда выхлопные газы проходят через каталитический нейтрализатор, одним из побочных продуктов химической реакции является вода.В нижней части глушителя имеется ряд отверстий для штифтов, через которые вода может выходить. Если эти отверстия забиваются и вода не может выйти или испариться достаточно быстро, глушитель начнет ржаветь изнутри. Не пейте эту воду, она не совсем чистая! Как правило, при езде по шоссе или по городу глушители будут оставаться достаточно горячими, чтобы испарилась вся скопившаяся вода. Езда на короткие расстояния и движение с частыми остановками на низкой скорости могут вызвать скопление чрезмерного количества воды в системе.Однако нечего бояться или волноваться.

Трубки с жалюзи — Эти трубки обеспечивают лучший поток газа для поддержания более однородной внутренней температуры. Избегая холодных мест внутри глушителя, можно предотвратить конденсацию кислоты.
Внутренняя дренажная система — Полная внутренняя дренажная система предотвращает скопление большей части воды внутри глушителя. Выходы можно увидеть на дне глушителя или рядом с выпускной трубкой.
Перегородки, сваренные точечной сваркой — Перегородки прикрепляются к кожуху глушителя точечной сваркой. Идея состоит в том, чтобы сохранить прочность, но также оставить небольшое количество пространства для выхода отработанной воды и ее стекания.
Внутренние трубы с механическим соединением — Чтобы продлить срок службы, внутренние трубы механически соединяются с перегородкой, чтобы обеспечить свободное расширение и сжатие при изменении температуры.Эта уникальная конструкция исключает разрыв точечной сварки и последующее деформирование деталей или проблемы с шумом незакрепленных деталей.

РЕЗОНАТОР

Резонатор — это второй элемент глушителя, который используется на некоторых транспортных средствах с ограниченным пространством кузова. Когда глушитель, необходимый для устранения шума выхлопных газов, слишком велик, чтобы легко поместиться под автомобилем; Затем будут использоваться два глушителя меньшего размера. Резонатор служит для выравнивания любой громкости или неровностей, с которыми не справляется глушитель меньшего размера.

Выхлопная система, глушитель и преобразователь · BlueStar Inspections

Выхлопная система транспортного средства предназначена для отвода вредных газов от водителя и пассажиров, снижения выбросов, выделяемых транспортным средством в окружающую среду, управления подачей горячих выхлопных газов, предоставления информации на компьютер транспортного средства для улучшения характеристик транспортного средства и значительного сокращения выбросов. количество шума, производимого автомобилем.

Единственный компонент выхлопной системы, который можно легко увидеть, — это выхлопная труба, расположенная под задней частью автомобиля.Однако на самом деле вся система намного больше и сложнее. Выхлопная система начинается в камерах сгорания двигателя и проходит вдоль ходовой части автомобиля, заканчиваясь видимой выхлопной трубой.

Основные компоненты выхлопной системы включают выпускной коллектор (-ы), кислородные датчики, каталитический нейтрализатор (-ы), резонатор, выхлопные трубы, глушитель и выхлопную трубу.

Выпускной коллектор подсоединен непосредственно к двигателю и предназначен для отвода продуктов сгорания в выхлопную систему.В зависимости от размера двигателя возможно наличие двух выпускных коллекторов. Коллектор, состоящий из гладких изогнутых каналов для улучшения потока выхлопных газов, может быть изготовлен из стали, алюминия, нержавеющей стали или, чаще, из чугуна. Растрескивание, деформация и утечка из-за сломанных крепежных болтов — распространенные заболевания.

Во всех современных автомобилях с впрыском топлива используются датчики кислорода (O2) для измерения количества кислорода в выхлопных газах. На основе этой информации компьютер может добавлять или вычитать топливо, чтобы получить правильную смесь для максимальной экономии топлива и оптимальной производительности.В большинстве случаев в четырехцилиндровом двигателе есть два датчика O2. Один расположен на выпускном коллекторе перед каталитическим нейтрализатором. Другой расположен после каталитического нейтрализатора на выхлопной трубе. В двигателях V6 или V8 есть четыре датчика O2. Два датчика O2 расположены перед каталитическим нейтрализатором на каждом ряду цилиндров. Два других датчика O2 расположены после каталитического нейтрализатора на соответствующих блоках.

Каталитический нейтрализатор снижает вредные выбросы выхлопных газов двигателя.Преобразователь, установленный между выпускным коллектором и глушителем, использует сочетание тепла и металлов, которые действуют как катализаторы. Катализатор — это металл, а иногда и химическое вещество, которое заставляет другие химические вещества вступать в реакцию, не затрагивая себя. Внутренняя часть каталитического нейтрализатора состоит из таких материалов, как платина, палладий и родий. Эти материалы являются катализатором, который заставляет монооксид углерода и углеводороды реагировать с образованием водяного пара и диоксида углерода, которые гораздо менее вредны для атмосферы.

Резонатор похож на мини-глушитель с меньшими ограничениями. Это пустая эхо-камера, через которую проходит выхлоп, где энергия выхлопа отскакивает, резонирует, а некоторые шумы нейтрализуют друг друга. Резонатор не просто удаляет звук, он делает его более приемлемым. Резонатор может быть как до, так и после глушителя в выхлопной системе.

Выхлопные трубы соединяют все компоненты выхлопной системы. Они предназначены для наиболее эффективного направления выхлопных газов по мере их продвижения к задней части автомобиля и для предотвращения попадания горячих выхлопных газов в термочувствительные компоненты в моторном отсеке и вдоль ходовой части автомобиля.Выхлопные трубы обычно изготавливаются из стали, но могут быть из алюминизированных стальных труб или из нержавеющей стали, которая служит дольше благодаря своей коррозионной стойкости. Соединения обычно выполняются с помощью зажимов, прокладок или сварных швов.

Глушитель заглушает шум двигателя. Есть два вида глушителей. Один использует перегородки для уменьшения шума. Когда звуковые волны проходят через этот тип глушителя, они отражаются от перегородок и расходуют свою энергию внутри глушителя, теряя силу и громкость. Другой тип выталкивает выхлоп прямо через перфорированную трубу, содержащую металл, стекловолокно или какой-либо другой звукопоглощающий материал.Этот тип глушителя предназначен для уменьшения противодавления, которое возникает, когда выхлопные газы возвращаются по трубам к двигателю, и, следовательно, производят больше шума.

Выхлопная труба выходит из глушителя за задний бампер автомобиля и отводит выхлопные газы от автомобиля. Некоторые автомобили могут иметь более одной выхлопной трубы. Выхлопная труба часто заканчивается прямым или угловым вырезом, но может иметь необычный наконечник. Выхлопная труба часто больше в диаметре, чем остальная часть выхлопной системы.Это приводит к окончательному снижению давления выхлопных газов и иногда используется для улучшения внешнего вида автомобиля.

Злейший враг выхлопной системы — это коррозия, более известная как ржавчина. Влага или водяной пар присутствуют в выхлопных газах как побочный продукт сгорания и каталитического нейтрализатора. Коррозия также может возникнуть из-за внешних факторов, таких как дождь, снег и соль. Если вы живете в районе, где зимой используют дорожную соль, обязательно мойте днище автомобиля водой каждые несколько недель.Соль ускоряет процесс коррозии, и ее скорейшее удаление поможет остановить коррозию.

Другие симптомы проблем с выхлопной системой могут включать снижение мощности, снижение расхода топлива, шипящие шумы, металлический дребезжащий звук, слишком громкий двигатель, выхлопные газы, наличие контрольной лампы двигателя и физическое повреждение из-за того, что система висит низко под транспортное средство.

Многие факторы, такие как климат и условия вождения, могут повлиять на срок службы вашей выхлопной системы.Чем чище работает двигатель, тем чище будут выхлопные газы, проходящие через выхлопную систему, что поможет предотвратить выход из строя каталитического нейтрализатора и датчика O2. Важно, чтобы ваша выхлопная система проверялась сертифицированным специалистом ASE не реже одного раза в год или всякий раз, когда вы испытываете симптомы, возможно, связанные с выхлопной системой. Каждый компонент должен быть осмотрен на предмет повреждений, ржавчины, утечек, сломанных болтов, трещин, шумов, надежный монтаж и наличие всех критических компонентов.

Если вы покупаете подержанный автомобиль, убедитесь, что вся выхлопная система была тщательно проверена, прежде чем принимать решение о покупке. Осмотр выхлопной системы обеспечит эффективную работу автомобиля, поможет защитить ваших пассажиров и поможет избежать дорогостоящего ремонта.

Оптимизация шума глушителя выхлопа спецтехники на основе улучшенного генетического алгоритма

1. Введение

Все более серьезные выбросы и шумовое загрязнение были вызваны быстрым развитием автомобильной промышленности, и во многих странах были приняты обязательные стандарты, касающиеся шума транспортных средств.В автомобиле было много источников шума, включая шумы системы охлаждения, шумы двигателя, шумы вибрации кузова, аэродинамические шумы и шумы системы привода. Согласно множеству экспериментов, на шум автомобиля в основном повлияли шумы двигателя и выхлопных газов. Однако на шум двигателя повлияло множество факторов, оптимизация которых была очень сложной. Напротив, конструкция глушителя с низким уровнем шума и снижение шума выхлопных газов были экономичным и эффективным методом.

Глушители для труб с микроперфорацией, основанные на теории звукопоглощения микроперфорированной пластины [1-3], были предложены для шумоподавления в воздуховоде.Благодаря хорошим акустическим характеристикам [4] он широко используется в различных областях [5-10]. Рабочие характеристики глушителей для перфорированных труб были изучены, и Луи провел расчет по оптимизации на основе метода конечных элементов [11]. Принимая во внимание соединение между глушителем с перфорированной трубой и двигателями, компания Zhong исследовала метод оптимизации конструкции глушителя [12]. Посредством метода конечных элементов (FEM) Росс [13] смоделировал акустическую систему перфорированных пластин и рассчитал потери передачи простой перфорации.Его результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальным результатом по низкой частоте, но большим отклонениям в средней и высокой частоте. Джи [14] предложил многодоменный МГЭ для прогнозирования характеристик устранения шума глушителя с трехходовой перфорированной трубой, результаты численного прогнозирования которого согласовывались с экспериментальным результатом. Применяя одномерный аналитический метод и трехмерную подструктуру BEM, Джи [15] предсказал характеристики шумоподавления прямоточного трубного глушителя, указав эффективный частотный диапазон в одномерной теории.Кроме того, им было исследовано влияние скорости перфорации и геометрических параметров на акустические характеристики перфорированных легких глушителей.

Тем не менее, исследуемый перфорированный глушитель был в основном нацелен на средне-высокочастотные шумы свыше 100 Гц, в то время как низкочастотные шумы ниже 100 Гц было трудно устранить. Чтобы устранить шумы менее 100 Гц, есть два способа. Один из способов — увеличить объем выхлопной системы, а другой — изменить внутреннюю структуру глушителя и улучшить звукопоглощающую способность на низких частотах, когда объем глушителя такой же.Из-за ограниченного пространства шасси автомобиля увеличение объема выхлопной системы практически невозможно реализовать. Поэтому внутренняя структура выхлопной системы изменена для увеличения способности глушить низкочастотный звук при неизменном объеме выхлопной системы.

2. Рев-диагностика выхлопной системы для спецавтомобиля

На примере спецтехники проведена субъективная оценка. Результаты экспериментов показали, что значительный рев был при ускорении второй передачи, а скорость вращения составляла около 1400 об / мин.Автомобиль испытывался на второй передаче и полном разгоне. Как показано на рис. 1, микрофоны были помещены в правые уши водителя и второго пилота перед автомобилем. Как выяснилось из результатов, уровни звукового давления (SPL) в правом ухе водителя имеют значительное пиковое значение при 1400 об / мин, в то время как правое ухо второго пилота — нет. Чтобы решить эту проблему, были извлечены кривые звукового давления второго и четвертого порядка на драйвере, а затем соответствующие результаты сравнивались с результатами в целом, как показано на рис.2.

Рис. 1. Положения микрофона для проверки внутреннего шума

Рис. 2. Кривые уровня звукового давления правого уха водителя

Как видно из рис. 2, рев при 1400 об / мин вызван в основном вторым порядком. Шум второго порядка исходит в основном от глушителя двигателя [11]. Поэтому глушители необходимо изучить. Кроме того, шум в салоне также велик при примерно 5500 об / мин.Однако двигатель транспортного средства не может развивать такую высокую скорость при нормальном вождении, на что можно не обращать внимания.

2.1. Эксперименты по шуму выхлопной трубы

Для дальнейшей проверки влияния выхлопного глушителя на внутренний шум, эксперимент по внутреннему вкладу был проведен в полубезэховой камере для шума выхлопной трубы специального транспортного средства. Как показано на рис. 3, автомобиль был закреплен на вращающейся ступице. В правом ухе водителя был размещен микрофон, а другой микрофон был расположен на расстоянии 50 см прямо от выхлопной трубы и под углом 45 градусов к оси выхлопной трубы.

Эксперимент проводился на второй передаче и полностью открытой дроссельной заслонке для сбора данных в диапазоне от 1000 до 6000 об / мин. Сначала был проведен эксперимент с исходным состоянием, а затем безэховая коробка была снова подключена к выхлопной трубе для эксперимента, при этом положение микрофона на выхлопной трубе осталось неизменным.

Рис. 3. Полевые испытания автомобилей с вращающейся ступицей

2.2. Анализ экспериментальных данных

Затем данные, полученные в результате экспериментов, были обработаны, результаты которых показаны на рис. 4.

Как показано на рис. 4, рев при 1400 об / мин эффективно устраняется после подключения безэховой коробки к выхлопной трубе, что указывает на то, что такая проблема в автомобиле действительно вызвана нерациональной конструкцией глушителей. Поэтому необходимо провести оптимизацию конструкции глушителя. Если только путем экспериментов, то срок проектирования глушителей будет увеличен, а также увеличена его стоимость.Поэтому в статье для оптимизации конструкции глушителя делается попытка использовать трехмерный метод конечных элементов.

3. Основные теории

3.1. Трехмерный FEM

С учетом двух сред, включая отверстия для поглощения воздуха и звука, глушитель с перфорированной трубой разделен на две области Ωa и Ωb. И граница разделена на вход, выход, жесткую стенку и перфорированную стенку, которые представлены Si, So, Sw и Sp соответственно. Во всех регионах основным уравнением трехмерного распространения звука является уравнение Гельмгольца, как показано ниже.

В области Ωa может быть получена следующая формула:

Аналогичным образом в области Ωb может быть получена следующая формула:

, где pa, pb, ka и kb — звуковое давление и волновое число воздуха и звукопоглощающей среды, соответственно.

Рис. 4. Сравнение шума до и после подключения безэховой коробки

a) Общий уровень звукового давления до и после подключения безэховой коробки

б) Состояние второго порядка до и после подключения безэховой коробки

c) Состояние четвертого порядка до и после подключения безэховой коробки

Граничные условия расчета звукового поля для глушителей следующие.

1) Внешняя поверхность глушителей представляет собой жесткую стенку, нормальная скорость которой равна 0. Следовательно, можно получить следующее уравнение:

2) Вход глушителя определяется как граничное условие скорости частицы, которое здесь установлено un = 1. Следовательно, можно получить следующее уравнение:

3) Выход глушителя настроен на полное всасывание, а именно:

4) Посредством контакта акустического импеданса перфорированных элементов скорость вибрации un и скачок давления Δp нормальной частицы в точках Sp1 и Sp2 перфорированных участков стенки, показанных ниже:

(6)

pp1-pp2uana = ρacaξp.

ξp — акустический импеданс перфорированной стенки, pp1 и pp2 — звуковые давления на одной стороне от воздуха и звукопоглощающего материала в перфорированной стене.

Уравнение конечных элементов имеет следующий вид:

(7)

Ma00Mb-Sa00Sb + Da000papb + jkaξpCp11-Cp12-Cp21Cp22papb = Fa0,

где:

(8)

Ma = Ωa∇N∇NTdV,

(9)

Mb = ρaρb∫Ωb∇N∇NTdV,

(11)

Sb = ρaρb∫Ωbkb2NNTdV,

(13)

Cp11 = Cp12 = ∫Sp1NNTdS,

(14)

Cp21 = Cp22 = ∫Sp2NNTdS,

, где N — вектор-столбец действительной функции.

Звуковое давление в каждом узле может быть получено путем решения уравнения. (7). В результате можно вычислить потери передачи глушителя.

3.2. Потеря передачи

Потери при передаче определяются как разница между уровнями падающей звуковой мощности на входе и уровнями звуковой мощности передачи на выходе, которая может быть выражена следующим образом:

(16)

TL = 20lg10S1S21 / 2p1 + ρ0c0υ12p2,

, где p1 и υ1 — звуковое давление и скорость частиц на входе, соответственно.p2 — звуковое давление на выходе. Когда заданы скорость частицы и скорость частицы υ1 на входе, можно применить метод конечных элементов для вычисления звукового давления p1 и p2 на входе и выходе. Затем потери передачи глушителя можно получить, подставив их в формулу. (16).

4. Численный расчет и экспериментальная проверка потерь передачи

4.1. Численный расчет потерь передачи

Как видно из рис. 5, глушитель представляет собой трехкамерную конструкцию и вывод всасывающего патрубка расположен близко.Воздушный поток выбрасывается из небольшого отверстия, проходит во вторую камеру (которая заполнена пеной глушителя) через перфорированную пластину, а затем снова попадает в первую камеру через перфорированную трубу. По конструкции выхлопной системы было получено, что этот глушитель не может снизить шум на низких частотах, а увеличение объема выхлопной системы является наиболее удобным и эффективным способом улучшить звукопоглощающую способность на низких частотах. . Однако улучшение объема выхлопной системы не может быть достигнуто из-за ограниченного пространства шасси.Таким образом, увеличение звукоизоляции на низких частотах может быть реализовано только путем регулировки внутренней конструкции выхлопной системы.

Рис. 5. Внутреннее устройство глушителей

Рис. 6. ПЭМ сеток глушителя

Рис. 7. Перспективная модель МКЭ сеток глушителя.

Во-первых, в ГИПЕРМЕШ импортирована геометрическая модель глушителя.Затем была проведена очистка геометрии галтелей и небольших отверстий глушителя, чтобы улучшить качество сетки и точность вычислений. Конструкция глушителя была разделена на ячейки тетраэдрическими элементами, размер элемента составлял 3 мм. Внутренние перегородки соединялись с камерами совмещенными узлами. Внутренний воздух обрабатывался с помощью элементов тетраэдра, и воздух был соединен со структурой глушителя также соузлами. Для средней камеры, показанной на рис.5, между перфорированной трубой и внешней структурой глушителя был заполнен пенопласт глушителя, и это также можно было смоделировать с помощью совмещенных узлов. Итоговая сеточная модель глушителя представлена на рис. 6 и содержала 68958 элементов и 78539 узлов. Глушитель был стальным. Модуль упругости 210 ГПа. Плотность составляла 7800 кг / м ³, а коэффициент Пуассона составлял 0,3. Скорость звука во внутреннем воздухе составляла 340 м / с, а плотность внутреннего воздуха составляла 1,225 кг / м ³.На рис. 7 показан прозрачный вариант сетчатой модели глушителя, из которого видно, что глушитель имел три камеры и две перегородки.

Рис. 8. Путь передачи звука в глушителе

Путь распространения шума внутри глушителя показан на рис. 8. Глушитель имел три камеры. Звук сначала шел из трубы 1 в глушитель. После этого часть звука передавалась в трубу 2 и камеру 2 через небольшие отверстия в трубе 1, а другой звук передавался непосредственно в камеру 3 через небольшие отверстия на конце трубы 1.Поскольку камера 3 была закрыта, звук будет перемещаться внутри нее и постепенно рассеиваться. Через небольшие отверстия в Pipe1 и Pipe 2 звук попадет в камеру 2 и будет быстро поглощен пеной глушителя внутри этой камеры. Часть звука внутри трубы 2 войдет в камеру 1, которая также была закрытой структурой, а затем звук будет распространяться внутри этой камеры и постепенно рассеиваться. Кроме того, часть звука из трубы 2 будет напрямую распространяться в окружающую среду.Конечно-элементная модель глушителя была построена на основе геометрической структуры, а внутренние трубы и отверстия будут включены в конечно-элементную модель. Поэтому модель конечных элементов затем была импортирована в программное обеспечение для акустической обработки Virtual.lab и были установлены свойства материала. Между тем, сетка была предварительно обработана, чтобы получить сетку огибающей поверхности глушителя, которая использовалась в качестве акустической сетки. Затем были определены свойства конструкционного материала и воздуха.Отверстия в двух трубах были смоделированы с использованием проводимости для повышения вычислительной эффективности и точности. Затем к входу трубы 1 в конечно-элементной модели применялось возбуждение, и две точки поля были установлены на расстоянии 50 мм от входа и выхода, соответственно, как показано на рис. 9. И затем акустические характеристики трубы. глушитель был рассчитан, и контур звукового давления для поверхности глушителя был извлечен, как показано на рис. 9. Кроме того, кривые уровня звукового давления для двух точек поля могут быть извлечены, а звуковые давления на входе и выходе были обработаны для получения потерь передачи глушителя, как показано на рис.10.

Рис. 9. Контур звукового давления поверхности глушителя

4.2. Экспериментальная проверка потерь передачи

Как видно из рис. 7, было известно, что внутренняя конструкция глушителей очень сложна. Следовательно, необходимо было проверить потери передачи, рассчитанные методом FEM.

Было два глушителя спереди и сзади автомобиля, как показано на рис.11, которые были подключены через прямую трубу. Затем на одном конце был установлен динамик в качестве источника звука. Кроме того, как на входе, так и на выходе, исследуемых в данной статье, был размещен датчик. Наконец, программа MATLAB была применена для обработки звуковых давлений на входе и выходе. Наконец, были получены потери передачи глушителей и сопоставлены с расчетным результатом, как показано на рис. 12.

Рис. 10. Кривая трансмиссионных потерь глушителей

Рис.11. Эксперимент по потерям трансмиссии глушителей

Рис. 12. Сравнение экспериментальных и симуляционных потерь при передаче

Как видно из рис. 12, результаты экспериментов и моделирования потерь передачи мало различаются, максимальная разница не превышает 5 дБ. Указывается, что расчетная модель в этой статье надежна и может быть использована для последующего оптимизационного анализа.

Потери передачи глушителя были относительно плавными на рис. 12 и были нормальными. Действительно, было много пиков и впадин в потерях передачи для общих конструкций, таких как приборная панель, крышка головки блока цилиндров и другие тонкостенные детали. И основные причины были следующие. С одной стороны, их структурные модалы были плотными. С другой стороны, их структурная вибрация может легко вызвать радиационные шумы. Однако для глушителя, изучаемого в этой статье, кривые потерь при передаче были относительно гладкими, и соответствующие причины могут быть получены из следующих пунктов.Во-первых, глушитель имел несколько резонансных камер, и когда звук попадал в резонансные камеры, он терял большую часть своей энергии и едва мог погаснуть. В результате невозможно представить шумы вибрационного излучения, вызванные множеством структурных модалей. Во-вторых, в этой статье изучались только низкочастотные шумы (ниже 500 Гц), а количество модальных сигналов для низких частот было относительно небольшим, поэтому соответствующие кривые потерь передачи выглядели гладкими. Собственно, кривые потерь при передаче для глушителей в опубликованных статьях также были очень гладкими.Например, применив метод модального зацепления, Ву исследовал потери передачи цилиндрического глушителя с камерой расширения [16]. Когда анализируемая частота была ниже 500 Гц, кривая потерь передачи была очень гладкой. Ву также обнаружил, что отношение длины к диаметру расширительной камеры глушителя влияет на уровень флуктуации потерь передачи на средних и высоких частотах, но не оказывает значительного влияния на форму низкочастотных шумов. Чиу провел экспериментальные и теоретические исследования потерь передачи в многокамерном глушителе [17].Когда анализируемая частота была ниже 500 Гц, кривая потерь передачи также была очень гладкой. Основываясь на расчетах гидродинамики, Мидделберг проанализировал потери при передаче глушителя с несколькими камерами расширения [18] и сравнил результаты расчетов с результатами экспериментов. Кривые как для экспериментальных, так и для численных результатов были очень гладкими. Следовательно, потери передачи глушителя в этой статье также были разумными, а кривые не обрабатывались никаким инструментом.

5. Оптимизация конструкции глушителей

Согласно анализу экспериментальных данных и потерь при передаче, грохот в основном вызван недостаточной звукопоглощающей способностью выхлопной системы на низких частотах, и, особенно, радиационные шумы второго и четвертого порядка в выхлопной трубе выше. На основе оригинальных глушителей конструкция была улучшена для решения вышеуказанных проблем.

Было два улучшения глушителей. Во-первых, конструкция глушителя была изменена с трехкамерной на четырехкамерную, а с использованием четвертой камеры был разработан низкочастотный резонатор.Внутренняя конструкция улучшенного глушителя представлена на рис. 13, а 2, 3 и 4 перегородки показаны на рис. 14. Три внутренние перегородки были установлены спереди назад внутри глушителя, а внутренние были разделены на четыре части. камеры, включая 9, 10, 11 и 12, соответственно слева направо. Передний конец глушителей был снабжен входной трубой 6, а на заднем конце был расположен выходной патрубок 7. Вставная труба 8 была закреплена на перегородке 2, 3 и 4 с помощью точечной сварки. Передний конец трубы был соединен с камерой 9, а задний конец — с камерой 12.В качестве герметичной камеры камера 12 и вставная труба 8 образуют камеру низкочастотного резонатора.

Рис.13. Внутреннее устройство улучшенного глушителя

Рис.14. Вид в разрезе перегородки

a) Перегородка 2 и 3

б) Перегородка 4

Некоторые параметры улучшенного глушителя не могут быть оптимальными.В результате потери передачи улучшенного глушителя могут быть не самыми большими, поэтому параметры улучшенного глушителя следует дополнительно оптимизировать.

Потери при передаче были одним из важных показателей для оценки характеристик глушителя, и требование легкости также должно быть принято во внимание при проектировании конструкции. Поэтому в этой статье максимизация средних потерь при передаче и минимизация массы рассматривались как цель оптимизации глушителя.Выбранные параметры оптимизации были следующими: радиус r1 входной трубы, радиус r2 средней трубы, радиус r3 выходной трубы, радиус r4 расширительной камеры, длина l1 камеры 9, длина l2. камеры 10, длины l3 камеры 11 и длины l4 камеры 12. Во время процесса оптимизации необходимо убедиться, что общий внешний размер глушителя не был увеличен, иначе глушитель нельзя было установить так, чтобы днище автомобиля.Поэтому предотвращение увеличения общего внешнего размера глушителя считалось ограничением. Математическое выражение оптимизации было показано следующим образом:

(17)

Мин. (Вт), Макс. (TL)
20≤r1≤30,
10≤r2≤20,
20≤r3≤30,
30≤r4≤98,
20≤l1≤100,
20≤l2≤100 ,
20≤l3≤100,
20≤l4≤100,
l1 + l2 + l3 + l4≤300.

В формуле. (17) W — полная масса глушителя. TL — средние потери при передаче глушителя.

Рис.15. Поток улучшенного генетического алгоритма

На основании приведенного выше анализа можно сделать вывод, что оптимизация глушителей была сложной задачей, включающей несколько целей и множество переменных. И генетический алгоритм широко применяется для решения многоцелевой оптимизации. Поэтому в данной статье для оптимизации конструкции глушителя был выбран генетический алгоритм. Согласно большому количеству опубликованных статей, традиционный генетический алгоритм может легко получить локально оптимальное решение в процессе поиска.То есть это приведет к преждевременной конвергенции и быстрому достижению 90% оптимального решения. Чтобы избежать локально оптимального решения, необходимо было расширить пространство поиска и увеличить разнообразие населения.

Метод случайного испытания, также называемый методом Монте-Карло, использует относительно меньше памяти и обладает хорошими статистическими характеристиками. В статье, при сохранении скорости кроссовера и скорости мутаций, был принят метод случайных проб, чтобы предотвратить локальную конвергенцию.Другими словами, когда никаких изменений не произошло с оптимальными индивидами в непрерывных n поколениях, это показало, что алгоритм обнаружил локальный экстремум, и необходимо принять некоторые меры для решения этой проблемы. Когда возникла вышеупомянутая проблема, следует провести случайные пробные операции с популяцией, а к развивающейся популяции следует применить большое возмущение, чтобы алгоритм мог избавиться от локально оптимальных точек и начать новый поиск. Конкретные операции заключались в следующем: сохранить только оптимальные значения и восстановить остальные особи.Цель случайных пробных операций заключалась в том, чтобы как можно быстрее избавиться от состояния медленной эволюции и начать новый поиск, а не вырождать популяцию. Последовательность усовершенствованного генетического алгоритма, включающего метод случайного испытания, показана на рис. 15. В процессе оптимизации исходная популяция составляла 50, частота кроссовера составляла 0,95, а частота мутаций составляла 0,05. Как значение приспособленности генетического алгоритма изменяется с числом эволюционных поколений, показано на рис.16.

Рис.16. Значение приспособленности меняется вместе с эволюционным поколением.

Рис.17. Сравнение потерь передачи до и после оптимизации

Согласно рис. 16, целевая функция могла иметь стабильные значения после почти 80 поколений. Конструктивные параметры оптимизированного глушителя приведены в таблице 1. Согласно таблице 1 общая масса глушителя уменьшена на 0.9 кг, а средние потери передачи были увеличены на 3,2 дБ, что дало очевидный эффект оптимизации. На основании этих параметров глушитель был смоделирован заново, в результате чего была получена четырехкамерная конструкция глушителя, показанная на рис. 13 в статье. Затем был использован метод конечных элементов для расчета потерь передачи глушителя, и расчетные значения были сопоставлены со значениями исходной конструкции, как показано на рис. 17.

Рис.18. Сравнение уровня звукового давления правого уха водителя до и после оптимизации

a) Общие уровни звукового давления до и после оптимизации

б) Уровни звукового давления второго порядка до и после оптимизации

c) Уровни звукового давления ниже четвертого порядка до и после оптимизации

Как видно из рис.17, потери передачи оптимизированного глушителя резко увеличиваются на низкой частоте. Для дальнейшей проверки фактического эффекта оптимизированного глушителя был изготовлен образец. После субъективной оценки рев глушителя выхлопа исчез при 1400 об / мин, и эксперимент с транспортным средством также проводился в полубезэховой камере, который сравнивался с исходным результатом. На рис. 18 сравнивается звуковое давление в правом ухе водителя при второй передаче и при полном разгоне до и после оптимизации.На рис. 19 также сравнивались звуковые давления в положениях выхлопной трубы на второй передаче и при полном разгоне до и после оптимизации.

Как видно из рис. 18, уровень звукового давления (SPL) на ухе водителя значительно улучшился около 1400 об / мин, а грохот исчез. Кроме того, из рисунка 19 видно, что радиационный шум в месте расположения выхлопной трубы снижается на 3-7 дБ при 1000–2000 об / мин, шум второго порядка снижается на 5–12 дБ при 1200 об / мин. -2350 об / мин, а шум четвертого порядка снижается на 3–7 дБ при 1000–1500 об / мин.Из этих результатов видно, что оптимизированный глушитель в этой статье возможен.

Рис.19. Сравнение уровней звукового давления положения выхлопных труб до и после оптимизации

a) Общие уровни звукового давления до и после оптимизации

б) Уровни звукового давления второго порядка до и после оптимизации

c) Уровни звукового давления ниже четвертого порядка до и после оптимизации

Таблица 1. Сравнение всех параметров до и после оптимизации

Переменные	Оригинал	Оптимизировано
Радиус входной трубы r1 / мм	30	28
Радиус средней трубы r2 / мм	20	13
Радиус выпускной трубы r3 / мм	30	27
Радиус расширительной камеры r4 / мм	98	85
Длина камеры 1 л1 / мм	75	50
Длина камеры 2 l2 / мм	75	92
Длина камеры 3 л3 / мм	75	41
Длина камеры 4 л4 / мм	75	85
Общая длина л / мм	300	268
Общая масса Вт / кг	5.2	4,3
Средние потери передачи TL / дБ	39,1	42,3

6. Выводы

1) Общий уровень звукового давления правого уха водителя проверяется и сравнивается с уровнем звукового давления второго и четвертого порядка.Как видно из результата, рев при 1400 об / мин в основном вызван чрезмерным шумом второго порядка.

2) Безэховая коробка помещается в конец выхлопной трубы транспортного средства, и затем проверяется соответствующий шум, который сравнивается с предыдущими результатами. Указывается, что после установки безэховой коробки пиковый шум при 1400 об / мин был значительно улучшен, что дополнительно показывает, что рев в этом положении вызван звукоизоляционной способностью выхлопной системы на низкой частоте.

3) Метод конечных элементов применяется для расчета потерь передачи глушителей, результаты которого сравниваются с экспериментальным результатом. Они согласуются друг с другом, и это показывает, что численная модель потерь передачи надежна и может быть использована для последующего анализа.

4) На основе оригинального глушителя улучшена его конструкция, но параметры улучшенного глушителя не могут быть оптимальными. В результате улучшенный генетический алгоритм принят для оптимизации улучшенной структуры.Затем вычислительная модель применяется для расчета потерь при передаче глушителей, результаты которых, наконец, сравниваются с исходными результатами. Как показывают результаты, потери передачи оптимизированной конструкции были значительно увеличены.

5) Чтобы проверить действительные эффекты оптимизированной структуры, для реальных экспериментов производятся образцы, результат которых затем сравнивается с исходным значением. Пиковые шумы как в правом ухе водителя, так и в выхлопной трубе были значительно уменьшены, что свидетельствует о том, что предложенная в документе оптимизация является реальной и эффективной.

Глушители

Performance | Звук, мощность, улица, гонка — CARiD.com

Хотя диаметр трубы и изгиб оправки оказывают значительное влияние на поток выхлопных газов, безусловно, наиболее важным фактором улучшения потока выхлопных газов и шума является глушитель. Когда проектируются заводские глушители, бесшумность автомобиля имеет приоритет над производительностью, потому что качество звука из динамиков гораздо важнее для обычного водителя, чем звук из выхлопной трубы. Наши глушители предназначены для энтузиастов, а не для обычных водителей, потому что мы знаем, что вы не только хотите улучшить поток выхлопных газов для большей мощности, но и хотите, чтобы ваш автомобиль или грузовик звучали потрясающе.

Когда двигатель работает, выхлопные газы и звуковые волны, создаваемые сгоранием двигателя, проходят через выхлопную систему. Заводские глушители сконструированы так, чтобы эффективно приглушать звук, но при этом существенно ограничивают поток выхлопных газов, что создает избыточное противодавление, которое может значительно снизить выходную мощность двигателя. Замена ограничительного глушителя оригинального оборудования на глушитель с высокими эксплуатационными характеристиками увеличит поток и позволит вашему двигателю развивать мощность, на которую он способен, и в то же время обеспечит звук выхлопа, который позволит всем понять, что ваша поездка — это не просто очередная серийная машина.

Но создание производительного глушителя требует много усилий, потому что, хотя все хотят увеличенного потока выхлопных газов и большей мощности, мы не все хотим одинакового звука выхлопа. Производство глушителей с современными характеристиками начинается со сложного компьютерного проектирования и запатентованного программного обеспечения. Наши производители проводят обширные исследования и разработки с оборудованием для проверки воздушного потока и акустики, а также проводят динамометрические испытания и испытания на транспортных средствах в реальных условиях. Несколько конструкций глушителя используются для достижения производительности и звуковых целей.Камерные глушители имеют внутренние камеры, которые отражают и нейтрализуют звуковые волны без уменьшения потока выхлопных газов; турбо-глушители имеют несколько перфорированных трубок для уменьшения шума при уменьшении противодавления; и прямоточные глушители имеют перфорированную трубку, окруженную звукопоглощающей набивкой.

Независимо от дизайна важен конечный результат. Независимо от того, что вы водите или делаете со своим автомобилем, у нас есть глушители, отвечающие вашим потребностям, от ведущих выхлопных компаний. Независимо от того, участвуете ли вы в гонках или буксируете лодку, у вас есть потрясающий четырехцилиндровый двигатель с турбонаддувом или большой V8, у нас есть глушители, чтобы дать вам мощность и звук, которые вы хотите.Если вы буксируете прицеп на своем грузовике, вам может потребоваться больше тягового усилия, но с умеренным грохотом и минимальным резонансом внутри кабины. Или у вас может быть большая дюймовая уличная машина, и вам нужно как можно меньше ограничений и наиболее агрессивный звук. Многие гоночные трассы и гоночные организации имеют ограничения по децибелам, для которых требуются глушители, снижающие шум, но с минимальными ограничениями. Мы предлагаем глушители для каждого из этих и других приложений.

Помимо обеспечения необходимой мощности и звука, глушители на наших цифровых полках также доступны в различных формах, размерах и конфигурациях с широким диапазоном входных и выходных диаметров, поэтому вы можете получить глушитель, который идеально подходит для вашего выхлопная система и требования к пространству.Большинство из них универсальны и идеально подходят для сборки выхлопных систем на заказ, но у нас также есть глушители для конкретных автомобилей. В нашем ассортименте представлены круглые, овальные, компактные, низкопрофильные и узкие конструкции; а также коллекторные глушители, глушители со встроенными насадками на выхлопные трубы и многое другое. Наши глушители будут обеспечивать мощность и звук, которые вы хотите сегодня и в будущем, потому что каждый из них изготовлен из долговечных и прочных материалов, таких как нержавеющая сталь или алюминированная сталь.

Новая звукоизоляционная структура, основанная на принципе глушителя для бережного отношения к ребрам транскостального высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука

Основная задача транскостальной высокоинтенсивной сфокусированной ультразвуковой терапии — это минимизация тепловыделения в ребрах при одновременном обеспечении доставки достаточной дозы в целевую область.Современные подходы основаны на использовании дорогих многоканальных систем с фазированной решеткой для включения и выключения отдельного преобразователя в соответствии с геометрическими схемами или сложными волновыми расчетами. Чтобы защитить ребра от нагрева, ультразвуковая энергия не только не должна достигать ребер, но и не должна накапливаться перед ребрами. В исследовании, приведенном в этой статье, предлагается другой подход — установка звукопоглощающей конструкции перед грудной клеткой с аналогичными эффектами, как у глушителя выхлопных газов двигателя.Звукоизоляционная структура основана на принципе глушителя, чтобы предотвратить попадание ультразвуковой энергии на ребра и уменьшить количество энергии, отраженной обратно в аппликатор. Моделирование методом конечных элементов с датчиком 0,5 МГц общих звуковых полей и распределения температуры показало, что ультразвуковое давление и уровень энергии будут уменьшаться за новыми звукоизоляционными структурами, что приведет к более низкой температуре на ребрах, чем в опухоли. Без защитной конструкции температура ребра достигала 104 °.19 ° C, тогда как со структурой он достиг всего 37,86 ° C. Экспериментальная установка с использованием свиных ребер с фантомом была также разработана для проверки концепции, которая показала, что температура ребра достигла 73 ° C без защиты в течение 1 минуты времени абляции, тогда как с устройством она достигла 36,5 ° C. Область опухоли в тестах достигала 51 ° C и 49 ° C с защитой и без нее, соответственно.

Ключевые слова: HIFU; опухоль печени; глушитель; грудная клетка; ультразвуковая гипертермия.

Оценка влияния толщины кожуха на работу глушителя

Приглашенный блоггер Линус Фагерберг из Lightness by Design продолжает с того места, где он остановился в своем предыдущем сообщении в блоге, чтобы обсудить, как излучаемый звук зависит от толщины кожуха глушителя.

Здесь мы обсуждаем различные объекты для измерения производительности глушителей. Одним из важных параметров является толщина кожуха глушителя и то, как это влияет на его работу. Выполнив моделирование взаимодействия акустики и конструкции, мы можем увидеть, как толщина корпуса влияет на характеристики глушителя.

Анализ влияния толщины кожуха на акустику глушителя

Используя ту же настройку модели, которая была определена в предыдущем сообщении в блоге, мы проводим параметризованное исследование, чтобы наблюдать влияние различной толщины оболочки на глушитель. Мы начинаем с базовой толщины 1 мм, которая является исходной толщиной оболочки, которая использовалась в предыдущих исследованиях. Затем мы уменьшаем толщину основы вдвое и вдвое.

Акустическая область (см. Ниже), окружающая модель глушителя, обеспечивает хорошее средство для оценки звука, излучаемого в атмосферу при различной толщине оболочки.

Рис. 1. Поперечное сечение и изометрические изображения модели глушителя и окружающей акустической области.

Потеря передачи: от входа в глушитель к выходу

Потери передачи (TL) от входа глушителя к выходу глушителя, как определено в исходном сообщении блога, составляют

TL = 10 \ cdot log_ {10} \ frac {P_ {in}} {P_ {out}}

, где P _в — акустическая мощность на входе глушителя, а P _out — акустическая мощность на выходе глушителя.Переменные P _в и P _{на выходе} зависят от давления на входе, p _в и выходе, p _out , соответственно.

TL от входа к выходу вычисляется в этом исследовании для случаев моделирования с толщиной оболочки 0,5 мм и 2 мм. Эти кривые TL сравниваются на Рисунке 2 ниже вместе со случаем для толщины оболочки 1 мм.

Рисунок 2. Потери при передаче от входа к выходу глушителя для толщины оболочки, т , 0.5 мм, 1 мм и 2 мм.

Оболочечная мода, отмеченная на частоте 172 Гц для толщины оболочки 1 мм (из предыдущих исследований), обнаруживается на частоте 180 Гц для модели с толщиной оболочки 0,5 мм. Вблизи 180 Гц пик и провал на кривой для модели толщиной 0,5 мм намного более глубокий, чем у модели с толщиной 1 мм для этой собственной моды.

Для случая 0,5 мм разница в TL в этом режиме от пика до провала составляет примерно 18 дБ, с разбросом по частоте 8 Гц и провалом, возникающим на 188 Гц.Это ожидается, поскольку импульсы давления, возбуждающие пластины оболочки, будут сильнее воздействовать на пластины меньшей толщины. Следовательно, для наибольшей расчетной толщины оболочки 2 мм кривая будет плавной в области, где возникает этот выброс для случая 0,5 мм и случая 1 мм.

Поведение TL для 2-миллиметрового корпуса близко к поведению при моделировании чистой акустики под давлением, где границы глушителя определены как твердые границы. Аналогичным образом, режим оболочки, отмеченный на частоте 342 Гц для корпуса толщиной 1 мм, присутствует на частоте 338 Гц для корпуса 0.Корпус толщиной 5 мм, но он не виден на кривой TL для корпуса толщиной 2 мм.

Резонирующая акустическая мода на частоте 386 Гц присутствует во всех трех случаях, как отмечено резким падением на всех трех кривых на этой частоте.

Следующий заметный пик, присутствующий на всех трех кривых, находится между 610 Гц и 640 Гц. С увеличением толщины оболочки положение пика смещается вправо. Оболочки с частотой 614 Гц, 632 Гц и 638 Гц имеют толщину 0.5 мм, 1 мм и 2 мм соответственно. Это связано с тем, что конструкция глушителя становится жестче с увеличением толщины, и частота этой собственной моды увеличивается.

Несмотря на сдвиг частоты вправо для увеличения толщины, амплитуда пика больше для толщины 1 мм, чем для толщины 2 мм. Можно было бы ожидать, что структура с большей толщиной оболочки будет давать лучшую TL, чем структура с меньшей толщиной. Однако собственная акустическая частота, отмеченная в случае акустики давления из исходного сообщения в блоге, присутствует вблизи собственной моды для случая толщины оболочки 1 мм.Эта акустическая мода может быть синфазной с собственной модой оболочки для толщины оболочки 1 мм, что, в свою очередь, приводит к большему пику TL в этом режиме, чем для других случаев толщины оболочки.

Последний пик, наблюдаемый во всех трех случаях для вычисленного диапазона частот, находится в районе 700 Гц. Частотный интервал для этой моды является минимальным для разной толщины оболочки по сравнению с предыдущей собственной модой для разной толщины. Пики возникают при 696 Гц, 702 Гц и 700 Гц на кривых TL для 0.Толщина оболочки 5 мм, 1 мм и 2 мм соответственно. Следовательно, можно сделать вывод, что частота, на которой возникает эта собственная мода, остается невосприимчивой к изменению толщины оболочки. Вероятно, это собственная акустическая мода, когда жесткость оболочки не влияет на воздух, содержащийся внутри глушителя.

Потеря передачи: от входа в глушитель до границы акустической области

Потери передачи от входа в глушитель до границы акустической области были определены в предыдущем сообщении в блоге и также вычислены в этом исследовании для модели глушителя с толщиной оболочки 0.5 мм и 2 мм (как показано на рисунке ниже). Две кривые (сплошная оранжевая и сплошная серая) построены вместе с кривыми TL из предыдущего графика, которые учитывают толщину оболочки 0,5 мм и 2 мм (пунктирная оранжевая линия и пунктирная серая линия).

Рис. 3. Потери передачи от входа к выходу по сравнению с потерями передачи от входа до границы акустической области для толщины оболочки ( t ) 0,5 мм и 2 мм.

Очевидно, что сплошная серая кривая более гладкая и имеет меньше провалов и пиков, чем сплошная оранжевая кривая.Пики и спады на сплошной оранжевой кривой более резкие, чем на сплошной серой кривой. Кроме того, сплошная серая кривая имеет более высокую TL, чем оранжевая кривая для большей части вычисленного диапазона частот. Эти различия на сплошных кривых ожидаются, учитывая, что глушитель более жесткий и имеет толщину 2 мм по сравнению с 0,5 мм. Более жесткая оболочка снижает чувствительность конструкции из-за ее взаимодействия с объемом воздуха в глушителе, в результате чего в окружающую атмосферу излучается меньше шума оболочки.

Можно также сравнить кривые для двух типов TL для каждой толщины. Можно отметить, что для модели глушителя толщиной 0,5 мм две оранжевые кривые совпадают друг с другом гораздо больше, чем серые кривые. Две серые кривые (оболочка 2 мм) расположены дальше друг от друга, чем две оранжевые кривые (оболочка 0,5 мм) для большей части вычисленного частотного диапазона. Для оранжевых кривых TL от входа в глушитель до границы акустической области падает ниже TL от входа до выхода в окрестности собственной моды оболочки 180 Гц.Это означает, что в этом режиме в окружающую атмосферу излучается больше звука, чем проходит через выходное отверстие глушителя.

Более специфичное для акустики сравнение потерь передачи от входного отверстия глушителя до границы акустической области для трех толщин оболочки представлено на графике ниже, путем размещения данных в полосах 1/3 октавы.

Рис. 4. Потери при передаче от входа в глушитель до акустической границы, построенные в полосах 1/3 октавы для трех толщин.

Представление потерь при передаче для разной толщины оболочки путем объединения TL в дробные октавы аналогично тому, что делается с эмпирическими данными, полученными в результате акустических измерений, для соответствия установленным стандартам. Из приведенного выше графика ясно видно, что глушитель с толщиной оболочки 2 мм лучше всего работает в большинстве диапазонов, за исключением двух последних. Это можно проверить, посмотрев на сплошную серую кривую на линейном графике, обсуждаемом в начале этого раздела, где она начинает падать после 600 Гц.

Расчет КПД глушителя

Помимо потерь при передаче, дополнительной мерой для измерения характеристик глушителя является эффективность глушителя, которая определяется как

КПД_ {глушитель} = \ frac {{P_ {in}} — {P_ {out}}} {P_ {in}} \%

, где P _в и P _{на выходе} — акустическая мощность на входе и выходе глушителя, соответственно.

КПД глушителя для трех толщин оболочки показан ниже, и можно видеть, что КПД для каждого случая весьма схож в расчетном диапазоне частот.

Рис. 5. Эффективность глушителя на входе и выходе глушителя для различной толщины кожуха.

Глушитель работает с почти 100% -ным КПД, начиная примерно с 200 Гц во всех трех случаях. Единственное исключение во всех случаях составляет резонирующая акустическая мода 386 Гц, когда наблюдается резкий провал. Эффективность глушителя для вычисленных частот ниже 85 Гц составляет менее 60%, а плохая работа глушителя в низкочастотном диапазоне также очевидна в TL от входа до выхода, показанном в начале сообщения в блоге.*} _ {out \ _domain} = \ frac {P_ {out \ _domain}} {P_ {in}} \%

, где P _{out_domain} — акустическая мощность на границе акустической области. Эта переменная зависит от p _{out_domain} , давления на границе акустической области.

Вычисленное значение P * _{out_domain} для каждого из трех случаев с различной толщиной оболочки показано на рисунке 6 ниже.

Рис. 6. Нормированная излучаемая звуковая мощность на границе акустической области для толщины оболочки.

Как и ожидалось, для большей части расчетного диапазона частот чуть ниже 600 Гц глушитель с толщиной оболочки 0,5 мм имеет самое высокое звуковое излучение в акустическую область, а глушитель толщиной 2 мм имеет самый низкий уровень шума. Резкое падение сплошной оранжевой кривой на частоте 188 Гц на рисунке 2 отмечено как большой всплеск на сплошной оранжевой кривой на рисунке 6 (выше). Следовательно, глушитель с толщиной оболочки 0,5 мм излучает более 5% падающей мощности в атмосферу на собственной моде в диапазоне от 180 Гц до 188 Гц.

Хотя на трех кривых присутствуют другие пики, особенно на частотах, близких к собственным модам, эти пики малы по сравнению с пиком на 188 Гц для случая 0,5 мм, при этом менее 1% падающей мощности излучается в окружающую область. .

Уровень звукового давления и толщина корпуса глушителя

Уровень звукового давления на пике нормализованной излучаемой звуковой мощности для каждой из трех толщин оболочки показан ниже (в виде изоповерхностей).

Рисунок 7.Уровень звукового давления при 188 Гц, t = 0,5 мм.

Рисунок 8. Уровень звукового давления при 342 Гц, t = 1 мм.

Рисунок 9. Уровень звукового давления при 634 Гц, t = 2 мм.

Заключительные замечания по толщине корпуса и характеристикам глушителя

Было показано, что толщина корпуса существенно влияет на характеристики глушителя. Естественно, что чем больше толщина, тем жестче конструкция. Таким образом, с увеличением толщины кривая потерь при передаче приближается к жесткому граничному условию в чисто акустическом анализе (сравните рисунок 2 с результатами из предыдущего сообщения в блоге).

Кроме того, пиковая звуковая мощность, излучаемая в окружающий воздух, снижается с более чем 5% до менее чем 1%, просто за счет увеличения толщины оболочки с 0,5 мм до 1 мм.

В дополнение к уменьшению максимальной излучаемой звуковой мощности, интересно отметить кривые потерь передачи на рисунке 3. Результаты демонстрируют сложность заявленной проблемы: местоположение больших потерь передачи не является постоянным, а скорее функцией частоты и толщины оболочки.Например, пересечение кривой 0,5 мм указывает на то, что (общие) потери при передаче в окружающий воздух больше, чем на выходе из глушителя. Как и следовало ожидать, наибольшая разница в потерях передачи при увеличении толщины оболочки обычно возникает в окружающем воздухе. Однако на определенных частотах (около 630 Гц) потери передачи для анализа толщины оболочки 2 мм снижаются даже ниже соответствующего случая 0,5 мм.

В заключение хочу сказать, что программа COMSOL Multiphysics® предоставляет удивительно простой способ исследовать влияние взаимодействия между элементами конструкции и газами или жидкостями.Это позволяет инженерам-акустикам легко определять подходящие материалы и / или структурные параметры для получения желаемого поведения компонента. Общие приложения включают анализ вибрации, усталостных свойств и оценку шума компонентов.

Об авторе Гостя

Линус Фагерберг из Lightness by Design — опытный консультант, занимающийся разработкой продуктов с помощью моделирования. Он имеет докторскую степень Королевского технологического института KTH и специализируется на структурной механике композитов, стабильности и оптимизации.Линус считает, что численное моделирование — отличный инструмент для постоянного предоставления высококачественной продукции, повышения производительности и снижения рисков. Lightness by Design — сертифицированный консультант COMSOL из Стокгольма, Швеция.

Моделирование, ослабление и анализ поля потока глушителя дизельного двигателя с использованием подхода взаимодействия структур жидкости и экспериментального анализа

Двигатели внутреннего сгорания являются одним из основных источников шумового загрязнения во всем мире [1]; вызывает частичное или необратимое ухудшение слуха при длительном воздействии на очень высокие децибелы.Глушитель используется для гашения вибрации двигателя и снижения скорости выхлопных газов, что приводит к снижению уровня шума, производимого двигателями. Пульсирующий поток из каждого цилиндра в процессе выпуска создает впечатление давления в системе выпуска.

Уровень давления зависит от частоты вращения двигателя и нагрузки. При более высоких скоростях и нагрузках давление в выпускном коллекторе значительно выше атмосферного. Двигатели внутреннего сгорания производят акустические биения из-за процесса сгорания.Шум, создаваемый акустическими ударами, можно устранить с помощью глушителей или глушителей. Конструкция глушителя постоянно совершенствуется для снижения шума выхлопных газов. Глушители обычно используются для уменьшения шума выхлопных газов, который является преобладающим источником шума транспортных средств [2].

Chen et al. [3] исследовали глушители с перфорированными трубками с поперечным и прямым потоком. Они пришли к выводу, что глушители с перфорированными трубками с поперечным потоком показывают увеличение потерь при передаче с увеличением потока воздуха на большинстве частот.С другой стороны, воздушный поток имел меньшее влияние на акустическое затухание для глушителей с прямыми перфорированными трубками. Зато глушители с прямоточными перфорированными трубками показывают хорошие результаты на более высоких частотах. Shah et al. [4] изучали различные модели, изменяя внутреннюю геометрию. Полученные результаты показывают, что при изменении объема расширительной камеры и перфорационных отверстий глушитель демонстрирует оптимальное затухание и противодавление.

Mogal et al. [5] пришли к выводу, что шум можно эффективно снизить, используя абсорбирующий материал, такой как шерстяной войлок.Мидделберг и др. [6] пришел к выводу, что CFD можно плодотворно использовать для анализа среднего расхода, а также акустических характеристик глушителя с камерой расширения, с различными модификациями, включая перегородки и удлинители на входе и выходе. Parlar et al. [7] пришли к выводу, что осевые резонансы и поперечные моды распространения поддерживаются глушителем на срезе частоты. Замечено, что противодавление увеличивается с увеличением объемного расхода. Потенте и Даниэль [8] отметили, что поглощающий глушитель обеспечивает лучшее ослабление шума и контролирует шум как на низких, так и на высоких частотах.Как правило, по мере увеличения объема резонансной камеры резонансная частота уменьшается. Ин-ли и др. [9] предложили разделить поток на две части и интегрировать их, чтобы компенсировать друг друга пересечением потоков. Численное моделирование и эксперименты показывают лучшие характеристики с точки зрения снижения шума, вносимых потерь и противодавления, чем исходный пассивный глушитель для дизельного двигателя, при различных условиях эксплуатации. Guhana et al. [10] использовали средства трехмерного проектирования для снижения веса выхлопной системы.Их новая конструкция системы с температурой выхлопных газов, уровнем шума, противодавлением и качеством звука обеспечивает уменьшение объема на 15 процентов и снижение веса на 2 процента. Новая система оптимизирована по уровню шума и падению давления. Также были подтверждены результаты экспериментов и моделирования CFD. Jong et al. [11] предложенная численная модель для разностей уровней, потерь передачи и вносимых потерь была предложена и подтверждена. Разновидности схем являются обратными, чтобы проиллюстрировать влияние импеданса на конце воздуховода, длины выхлопной трубы и расположения точек измерения на ослабление шума.Salamet et al. [12] предложил анализ во временной области для различных глушителей для акустического затухания. Броатч [13] представил трехмерный подход во временной области для анализа акустического затухания для одиночной камеры расширения и глушителя с реверсивной камерой. Ли и др. [14, 15] представили падение давления концентрического глушителя с пятью различными схемами с использованием CFD и экспериментов. В целом сравниваемые результаты хорошо согласуются с экспериментами. Сюэ и Сан [16] предложили глушитель из U-образных гофрированных труб при использовании в камере для оптимизации шума над глушителем вставной трубы.Были проведены эксперименты по расчету аэродинамических параметров и снижению шума. Следовательно, эффективность шумоподавления заметно улучшается, превышая верхнюю частоту среза. Jianbing Gao et al. [17] исследовали концентрацию полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в частицах и газовой фазе в дизельных двигателях внедорожных транспортных средств. Исследование проводилось для различных условий нагрузки двигателя и показало эффективность технологии нетепловой плазмы (NTP) для снижения выбросов ПАУ.

Jianbing Gao et al. [18] изучали окислительную активность дизельных твердых частиц (ТЧ) в образце, отобранном в различных положениях выхлопной трубы. Собранные образцы представлены для температуры до 40% потери и выдержки в течение 40 дней на воздухе. Полученные результаты показали, что окислительная активность восстанавливается при старении на воздухе. Цзянь Бин Гао и др. [19] проанализировали поток энергии в дизельном двигателе с турбонаддувом для улучшения экономии топлива и снижения выбросов выхлопных газов. Была получена рециркулируемая энергия турбонагнетателем, оценены возможности снижения выбросов выхлопных газов и расхода топлива, а также исследовано влияние на тепловую энергию.Yaqiang Xue et al. [20] изучали потери передачи реактивной энергии за счет неоднородного рационального B-сплайнового процесса (NURBS). Для параметризации реактивных глушителей автор применил метод мульти-заплаток. Были представлены математическое моделирование внутренней трехмерной акустики с помощью (NURBS) и формулировка. Проанализированы глушители с круглыми, эллиптическими и коническими реактивными расширительными камерами и проверена эффективность метода. Адриен Манн и др. [21] заранее спланировали, что глушитель изменит струйно-подобные действия потока через перегородки.Снижение шума на 20 дБА за счет небольших пористых отверстий с закругленными отверстиями. Мощность двигателя является граничным условием для моделирования акустических и аэродинамических характеристик глушителя в LBM. Усама Тохид и др. [22] провели параметрическое исследование с помощью численного моделирования вентиляционного глушителя PULSCO. Результаты Advantex для выбранной группы обстоятельств были сопоставлены с численным решением. Xue et al. [23] предложил глушитель из U-образных гофрированных труб при использовании в камере для оптимизации шума над глушителем вставной трубы.Были проведены эксперименты по расчету аэродинамических параметров и снижению шума. Следовательно, эффективность шумоподавления заметно улучшается, превышая верхнюю частоту среза. Yedeg et al. [24] обсуждали метод распределения материалов. Для контроля раскрытия резонатора использовался минометный метод. Численные результаты показывают лучшие характеристики глушителей с высокими потерями при передаче в широком диапазоне частот. Zhang et al. [25] предложили новаторское мнение о снижении скорости воздушного потока, которое зависит от метода движения разделенного потока.Предлагаемый глушитель показывает значительное снижение скорости воздушного потока и противодавления. Бхаттачарья и др. [26, 27] показали, что шум можно в достаточной мере снизить с помощью хорошо спроектированного глушителя. Был спроектирован и изготовлен реактивный глушитель, и потери передачи разработанного глушителя были рассчитаны при 1200 об / мин. Результаты сравнивались с обычным глушителем с точки зрения термической эффективности тормозов, удельного расхода топлива и падения давления. Shinde et al.[28] описывает различные типы глушителей, а также критерии их конструкции и выбора.

Цели этого исследования: (1) разработать новую модель, а метод давления акустического давления используется для определения уровней акустического затухания и акустического давления. (2) изучить влияние скорости потока и температуры на характеристики акустического затухания обеих моделей с использованием подхода CFD. (3) изучить влияние существующей модели и новой разработанной модели на рабочие характеристики двигателя.(4) для расчета акустического затухания и падения давления для обеих моделей. Противодавление существующей модели и новой разработанной модели было получено экспериментальными результатами. В данной исследовательской работе анализируется поле течения и уровни акустического давления в существующем и новом разработанном глушителе, а численные результаты сравниваются с экспериментальными.

Отмечается, что существует возможность численного и экспериментального исследования реактивного глушителя для одноцилиндрового дизельного двигателя для анализа акустического давления и потерь при передаче.Отмечено, что проведена небольшая работа по экспериментальным испытаниям глушителя на реальном стенде. Эта исследовательская работа была представлена для изучения экспериментального и численного анализа реальных испытаний существующих и новых разработанных глушителей. С новым глушителем достигается значительное снижение шума при максимальных потерях при передаче. В этой модели достигается снижение противодавления, акустического затухания и лучший удельный расход топлива при хорошем согласии численных и экспериментальных результатов.Численное моделирование проводилось в COMSOL, а разработанный глушитель испытан на дизельном двигателе мощностью 4 л.с. Показывает хороший отклик.

Эта статья организована следующим образом. В разд. 2 Сформулированы численные реализации наряду с моделированием 2.