Система выхлопа автомобиля: Из чего состоит , частые неисправности и их устранения

Современный глушитель в автомобиле, не смотря на кажущуюся простоту конструкции, является высокотехнологичным устройством в задачу которого входит не только отвод отработанных газов из выхлопной системы, но и понижения уровня шума, которое осуществляется за счет обрезания переменных импульсов высокого и низкого давления выхлопных газов, образующихся в результате работы двигателя.

Из статьи вы узнаете, какие типы автомобильных глушителей бывают, их устройство и конструктивные особенности. Поговорим про конструкцию глушителей ВАЗ 2101/2107/2109/2110, Ока, УАЗ, а также рассмотрим, как сделать устройство своими руками.

Где находится и принцип его работы

Глушитель устанавливается на днище автомобиля в конце выхлопной системы.

Как правило, перед ним, ближе к двигателю, устанавливается резонатор, который уменьшает низкочастотные колебания и в выхлопной системе играет роль дополнительного компонента.

Не смотря на, казалось бы, небольшие размеры устройства, звуковая волна проходит через него несколько километров. Достигается это наличием внутри глушителя лабиринтов, которые ослабляют звуковые волны.

Чем больше расстояния проходит волна, тем больше энергии она теряет и тем меньше становиться звук.

Чтобы разобраться из чего состоит глушитель, нужно понять, какие виды устройств бывают и чем они отличаются друг от друга.

Основное назначение глушителя в выхлопной системе

В выхлопной системе двигателя глушитель устанавливается после каталитического нейтрализатора (для бензиновых автомобилей) или сажевого фильтра (для дизельных двигателей). В большинстве случаев их два:

• Предварительный (глушитель-резонатор) — предназначен для резкого подавления шума и стабилизации колебаний потока выхлопных газов на выходе из двигателя. Он устанавливается первым, поэтому его часто называют «передним». Одна из его основных функций — распределение выхлопных газов в системе.
• Основной глушитель — разработан для максимального шумоподавления.

На практике устройство глушителя автомобиля обеспечивает следующие преобразования для снижения шума выхлопа:

• Изменение сечения выхлопного потока. Он осуществляется за счет наличия в конструкции камер разного сечения, что позволяет поглощать высокочастотный шум. Принцип технологии прост: сначала подвижный поток выхлопных газов сужается, что создает определенное звуковое сопротивление, а затем резко расширяется, в результате чего звуковые волны рассеиваются.
• Перенаправление выхлопных газов. Осуществляется перегородками и смещением оси трубок. Поворачивая поток выхлопных газов на угол 90 градусов или более, высокочастотный шум гасится.
• Изменение колебаний газа (интерференция звуковых волн). Это достигается наличием перфораций в трубах, по которым проходит выхлоп. Эта технология позволяет удалять шумы разных частот.
• «Автопоглощение» звуковых волн в резонаторе Гельмгольца.
• Поглощение звуковых волн. В дополнение к камерам и перфорациям в корпусе глушителя имеется звукопоглощающий материал, изолирующий шум.

Виды автомобильных глушителей

Современные глушители делятся на три вида: диссипативные, реактивные и комбинированные.

В свою очередь вышеперечисленные виды делятся на два типа: прямоточные и лабиринтные.

Диссипативные (поглощающий).

Относятся к типу прямоточных глушителей и имеют не сложную конструкцию.

Состоят из:

1. Корпуса;
2. Перфорированной трубы;
3. Впускного и выпускного патрубков;
4. Специального жаропрочного звукопоглощающего наполнителя;
5. Стальной сетки;
6. Все это соединяется цельносварными стыками.

Принцип работы прост – создающие звук выхлопные газы попадают из перфорированной трубы в камеру где поглощаются жаропрочным звукопоглощающим материалом в результате чего энергия звуковых колебаний преобразуются в тепловую энергию. Часто в качестве такого материала используется минеральная вата, металлическая стружка, стекловата.

Преимуществом такого глушителя является то, что, в зависимости от конструкции, он позволяет увеличить мощность двигателя на 5 – 7%, ведь сопротивление для выхода отработанных газов практически отсутствует.

Недостаток – повышенная шумность, поэтому такие изделия прежде всего являются тюнинговыми и редко используются на обычных автомобилях, как правило, только на спортивных.

Конструктивно поглощающие глушители могу быть:

1. Стронгеры или «louvered core glasspack». Представляют из собой трубу с выдавленными вовнутрь лепестками металла. Считаются мало эффективными в плане продувки и используются редко. Ошибочно ставятся вместо катализатора.

2. С внутренним диффузором. Не дорогие изделия имеющие свои плюсы и минусы. В плане снижения шумности они эффективнее других аналогов, но вот в плане продувки наоборот. Единственный ощутимый здесь плюс – низкая цена.

3. С перфорированными конусами имеющие разную длину — относиться к комбинированному решению. Конуса ввариваются в основную перфорированную трубу благодаря чему значительно снижается шумность и при этом проток газов вполне удовлетворяет многих.

Реактивные.

Принцип работы таких глушителей основан на эффекте гашения отражаемых волн друг друга, что и приводит к снижению шумности.

В данной конструкции наполняющий материал не предусмотрен, вместо этого в корпус ввариваются дополнительные трубы, камеры и перегородки хаотично отражаясь от которых звуковые волны гасятся.

Но такие глушители редко можно встретить на тюнинговых и спортивных автомобилях, так как их конструкция не позволяет добиться хороших результатов в плане аэродинамичности, причина — большая турбулентность выхлопных газов.

Также в плане проектирования реактивные аналоги сложны поэтому в основном изготавливаются в заводских условиях.

Схемы и краткие характеристики реактивных глушителей представлены ниже.

Комбинированные.

В данном виде воплощены конструкторские решения от реактивных и диссипативных глушителей. Для примера можно взять устройства с перфорированными конусами (смотрите выше).

Обладают хорошей КПД в плане понижения шумности, но вот в плане протока газов тут показатели низкие.

Функции глушителя

Глушитель создан для того, чтобы снижать уровень шума, который возникает в процессе переработки газов и воздуха и выведения их в атмосферу. Второй основной функцией этого инструмента является преобразование энергии от переработанных газов, уменьшение их температуры и снижение скорости.

Несколько камер разного размера, которые разделяет перегородка, реализуют расширение и сужение потока. Это происходит благодаря диафрагменному отверстию, также именуемому дросселем.

Кроме этого, в глушителе предусматривается изменение изначального направления потока этих самых переработанных газов. Именно это помогает погасить высокочастотных звуковых колебаний.

Из каких материалов изготавливаются

Глушители всех типов могут изготавливаться из:

1. Нержавеющей стали;
2. Алюминизированной (сплав алюминия со сталью);
3. Обычной черной стали.

Из нержавеющей стали изделие может прослужить, при активной эксплуатации автомобиля, от 6 до 10 лет, так как наименее подвержено коррозии.

Реализуются на рынке в высоком диапазоне цен, их большой плюс – не смотря на высокую цену, выпускаются массово и можно подобрать к большинству марок автомобилей.

Из алюминизированной стали изделия реализуются в среднем диапазоне цен, они тоже достаточно прочные, но их трудно подобрать к конкретной марке авто, так как выбор на рынке не велик (выпускают только несколько компаний).

В гаражных условиях такой глушитель сделать проблематично. Основное преимущество – большой срок службы до 6 лет, мало подвержены коррозии.

Изделия из черной стали выпускаются массово, так как самые дешевые. Их можно сделать и гаражных условиях для любой марки авто, но вот служить они будут 3, максимум 5 лет, дальше агрессивная среда и ржавчина сделают свое черное дело.

Устройство глушителя (схема)

Частично устройство глушителя было уже рассмотрено, теперь больше углубимся в тему.

Вы уже, наверное, поняли, что отличительных особенностей у глушителей много, нет устройств с одинаковой конструкцией, каждый производитель вносить свои новшества, чтобы улучшить конструкцию своего детища.

Основная цель – максимально уменьшить звук без потери мощности двигателя.

В обычном серийном автомобиле глушитель забирает от 5 до 7 % мощности. Чтобы добиться абсолютной тишины, нужно либо наращивать, либо устанавливать дополнительное устройство с резонатором, а это заберет еще от 5 до 7 % мощности. В сумме получается 10 – 15 %, которые никто терять не хочет.

Т.е. оказывается не так просто сделать идеальный глушитель, чтобы и шума было мало и мощность не терялась.

В большей мере на конструкцию изделия влияют:

1. Объем двигателя;
2. Тюнинговый или обычный мотор установлен;
3. Марка автомобиля и его назначение (спортивный или обычный);
4. Кто производитель.

Классический глушитель у большинства автомобилей состоит из:

1. Входной и выходной труб;
2. Внутренних труб;
3. От двух и более расширительных камер;
4. Внутренних перегородок;
5. Резонатора Гельмгольца.

Звук, попадающий во внутрь устройства через входную трубу, отражается от стенок и проделывает путь более 1 км постоянно ослабевая.

Резонатор же служит для того, чтобы ослабить самую мощную составляющую звуковой волны, с которой не справляется обычный лабиринт.

Камеры в глушителе имею разный размер потому что длина звуковых волн тоже разная.

Входная труба, как правило, имеет дырочки и считается рассеивающей, так как попадая в нее звук частично рассеивается в первой камере.

Волны хаотичное перемещаются в пространстве отражаясь от стенок и постоянно теряют энергию. Это происходит за счет силы трения о молекулы воздуха.

Чем большая часть волны остается в первой камере, тем больше происходит ослабевание волны.

Оставшиеся волны проходя во вторую рассеивающую камеру при этом им не просто перейти из узкой трубы в открытое пространство так как по закону акустики звуковая волна как бы сталкивается со стеной из воздуха.

Часть волны не в состоянии попасть во вторую камеру и отражается назад от границы раздела сред и частично поглощает встречный поток.

Те же волны, которые смогли попасть во вторую камеру, беспорядочно отражаются от стенок поглощая друг друга и теряют энергию при трении о воздух.

Но главная составляющая звуковой волны проходит дальше и попадает в резонатор Гельмгольца.

Звуковой волне снова приходится выходить из узкого пространства в свободную камеру, и она как бы давит на воздух в резонаторе создавая воздушные колебания.

Таким образом создается обратная звуковая волна, имеющая ту же частоту, что и исходная. Они сталкиваются и разрушают друг друга.

Часть волн, оставшихся во второй камере, попадает в еще одну трубу и переправляются в третью камеру.

Там снова происходит потеря звука на трении об воздух, и лишь после этого ослабленная волна попадет в выходную трубу, а оттуда наружу.

Где находится элемент и как он выглядит?

Главный источник шума – камеры сгорания работающего двигателя. Образующиеся там звуковые волны не могут проникать сквозь сплошные металлические стенки и стремятся выйти наружу по пути наименьшего сопротивления – через трубу выпускного тракта вместе с отработанными газами. Там и установлен глушитель в виде металлического бочонка круглой либо овальной формы.

Схема работы выхлопной системы автомобиля выглядит так:

1. Первой за выпускным коллектором установлена виброизоляционная гофра. Ее задача – сгладить колебания, передающиеся трубе от мотора.
2. Пройдя гофру, дым и звуковые волны попадают в каталитический нейтрализатор. Его задача – дожечь остатки горючих газов, чтобы не выбрасывать в атмосферу. Внутри детали расположены мелкие керамические соты, которые частично поглощают и рассеивают звук.
3. После нейтрализатора выхлоп проходит в бачок резонатора. Это первая ступень подавления шума.
4. Последним в цепочке стоит глушитель, окончательно гасящий звуковые колебания.

По сути, резонатор – это тоже глушитель, его строение и принцип действия вы узнаете из следующего раздела.
Бачок резонатора всегда стоит вдоль оси машины, а глушитель может устанавливаться поперек (в задней части авто). Встречаются варианты, когда оба элемента совмещены в едином корпусе с целью экономии места. На автомобилях с V-образными двигателями большой мощности устанавливается распределенная система выхлопа на 2 трубы. Соответственно, количество всех деталей удваивается.

Устройство глушителей ВАЗ 2101/2107/2109/2110/2015

Несмотря на то, что принцип работы у всех глушителей ВАЗ классика и более поздних моделей одинаковый, конструктивные отличительные особенности все же у них есть.

Для примера рассмотрим устройство глушителя на ВАЗ 2101.

В изделии предусмотрено три камеры, общее устройство представлено ниже:

1. Верхний полу-корпус;
2. Теплоизоляция;
3. Кожух;
4. Перегородки правой и левой камер;
5. Впускная труба;
6. Передняя перегородка;
7. Перфорированная выпускная труба;
8. Перфорированная труба внутренняя;
9. Кожух трубы впускной перфорированной;
10. Перегородка задняя;
11. Полу-корпус нижний;
12. Выпускная труба;
13. Передняя труба выхлопной системы;
14. Основной глушитель;
15. Ремень для подвески;
16. Подушка подвески;
17. Выпасная труба.

Устройство глушителя поздних моделей на примере ВАЗ 2110.

1. Труба приёмная;
2. Кронштейн;
3. Хомуты;
4. Резонатор;
5. Подушки подвески;
6. Основной глушитель;
7. Труба выпускная;
8. Перфорированная задняя труба резонатора;
9. Задняя перегородка;
10. Передняя перегородка;
11. Перфорированная передняя труба резонатора;
12. Корпус;
13. Передняя перфорированная труба;
14. Впускная труба;
15. Выпускной патрубок;
16. Корпус;
17. Задняя перегородка;
18. Средняя перегородка;
19. Задняя перфорированная труба;
20. Перегородка передняя.

Изготовление глушителя ВАЗ своими руками

Нередко можно встретить автомобиль, который своим ревом способен напугать даже льва. Это не значит, что машина доживает последние деньки. Это может означать только то, что в выхлопной системе образовалась брешь, через которую газы прорываются наружу. Начнем с того, что определим, отчего же берется шум. Дело в том, что в камере сгорания и выхлопном коллекторе температура газов очень велика, порядка 700 градусов. В приемной трубе она немного падает, но давление остается огромным.

При выходе в атмосферу скорость газов настолько велика, что они ударяются о воздух, создавая при этом сильных хлопок. Таким образом, получается, что основное назначение выхлопной системы – это снижение давления и температуры газов, а значит, их скорости. Многие, наверное, замечали, что автомобили иностранного производства издают меньше шума при езде. Основное отличие их выхлопной системы от отечественных систем – это диаметр приемной трубы и объем резонатора и глушителя.

Устройство

Рассмотрим глушитель автомобиля ВАЗ 2107 в разрезе. Если его распилить продольно, то можно в нем увидеть своего рода лабиринт. По которому отработавшие газы проходят путь наружу.

Так вот, здесь есть всего два поворота, в то время как у «иномарок» их количество достигает 6. резонатор же отечественного производства представляет собой простой ресивер, без каких-либо перегородок. Надо сказать, от него мало толку. Кроме того, диаметр приемной трубы серийного японского автомобиля достигает 65 мм, в то время как у ВАЗ 2107 она имеет радиус 26 мм. Все это говорит о том, что выхлопная система отечественного автомобиля нуждается в серьезной доработке. Но не об этом наша статья.

Материалы

Советский глушитель ВАЗ 2107 имел вес 7,5 кг, сейчас же он весит всего 5. Как Вы думаете, чем обоснована такая разница? Дело в толщине используемого металла. Раньше применялось листовое железо 1,2 мм, сейчас же данная толщина составляет 0,9 мм, то есть, металл немного толще, чем на крыле автомобиля. Но разве сравнимы их рабочие режимы? Ни в коем случае.

Изготовление глушителя своими руками

Из вышесказанного следует, что замена штатной системы просто необходима. По крайней мере, основного глушителя. Давайте рассмотрим его изготовление немного поподробнее. Для этого нам понадобится лист железа толщиной 1,1-1,4 мм, его длина примерно равна 0,5 м. Так же необходим лист асбеста, он пригодится для теплоизоляции. Без болгарки и сварочного полуавтомата так же не обойтись.

Для начала нужно вырезать три одинаковых овала, по которым будет выгнута «баклуша». После этого овалы нужно разместить равномерно по длине листа. В центральном овале необходимо сделать три отверстия под трубы, которые будут использованы. Таким образом, если вставить все три трубы, получим зигзаг, по которому и будет проходить движение газов. Сваривание деталей – это технологический процесс, который не нуждается в описании.

Заключение

В заключение хотелось бы уточнить некоторые моменты, вроде пожарной безопасности: не надо забывать про лист асбеста (если нет, можно снять со старого глушителя вместе со щитком). Кроме того, как материал лучше бы выбрать нержавейку, а варить все аргоновой сваркой. Тогда глушитель будет не только более надежным, но и эстетичным.

ВАЗ 2114/2115

Каких-либо новшеств в глушителях ВАЗ 2114/2115 нет, те же 4 камеры и три перегородки, три перфорированные трубы и одно выходная труба с увеличенным диаметром.

Как правило сгнивает метал выходной трубы, оттуда и издается дребезжание.

УАЗ

Дальше рассмотрим устройство глушителя на примере УАЗ Патриот.

Сначала идет верхний кожух корпуса, под которым находиться слой стеклоткани.

Внутри находится три камеры, отделенные двумя перегородками, две перфорированные трубы без зауженных участков. Вибропоглощающие материалы отсутствуют.

Внутренний диаметр выходной трубы 52 мм, входной – 53 мм. Внешний диаметр входной трубы 57 мм, выходной 55 мм. Длина корпуса 50 см.

Больше ничем особенным глушитель УАЗ Патриот не отличается. Сильно гудит и ржавеет внутри.

Автомобиль ОКА

Глушитель Лада ОКА расположен перпендикулярно к кузову авто.

Внутри устройства имеются три камеры и две перегородки, три перфорированные трубы. Особых новшеств в конструкцию изделия внесено не было поэтому принцип работы остается неизменным.

Ремонт глушителя самостоятельно

Для того, чтобы вам легче было осмотреть глушитель, следует его отсоединить от автомобиля. Это поможет быстрее и качественнее исполнить работу. Если во время визуального осмотра вы не увидели никаких серьезных повреждений, то, скорее всего, поломка находится внутри.

Очень важно напомнить, что не имея достаточного опыта лучше обратиться в автомобильный сервис, где опытные мастера помогут устранить все дефекты глушителя.

Если же при визуальном осмотре вы обнаружили повреждения (пробитую камнем дыру), то вам понадобится сварочный аппарат. А вот если видны прогоревшие, проржавевшие дыры, то такой глушитель варить не рекомендуется, поскольку он вскоре снова прохудеет, нужна замена глушителя, причем желательно из качественного материала. Часто случается так, что поломка происходит в месте соединения мотора с выхлопной трубой. Этот элемент называется гофра.