Введение. Как и большинство механизмов, двигатель внутреннего сгорания при работе создаёт определённый уровень шума

Как и большинство механизмов, двигатель внутреннего сгорания при работе создаёт определённый уровень шума. Чтобы снизить уровень шума до минимума, автомобили оснащают глушителями. Данная публикация рассказывает, для чего нужен глушитель и резонатор.

При сгорании топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателя возникают колебания воздуха. Глушитель нужен для того, чтобы снизить уровень воздействия акустических волн. От наличия глушителя также зависят и некоторые другие характеристики автомобиля, в частности, мощность самого двигателя, уровень содержания токсических веществ в выхлопных газах и ресурс.

Снижению шума способствует наличие в автомобиле основного глушителя, а в некоторых случаях и некоторое количество вспомогательных. Наличие каталитического нейтрализатора также способствует уменьшению уровня шума.

Как же происходит поглощение шума посредством глушителя? Всё предельно просто. При работе двигателя во время сгорания воздушно-топливной смеси образуются колебания различных частот: низкие, средние и высокие. Амплитуда этих колебаний так же различная. Конструкция глушителя подразумевает собой наличие нескольких камер, проходя через которые звуковые колебания преобразуются в тепло. Также при этом происходит сглаживание колебаний, и звук становится не таким резким. Диапазон звуковых колебаний зависит от величины оборотов двигателя.

Мощность и уровень шума напрямую зависят от конструктивных особенностей глушителя:

• численность камер в глушителе;

• размер и количество находящихся в нём отверстий;

• длина и поперечное сечение труб, входящих в саму конструкцию.

Но есть и противоречие. Понижение уровня шума – это, конечно, положительный фактор, но что делать со скоплениями отработанных газов в цилиндрах. Ведь, как известно, элементы, находящиеся в глушителе, создают и преграду для выхода отработанных газов. При этом часть их остаётся в цилиндрах двигателя, тем самым способствуя ухудшению продувки цилиндров и наполняемости воздушно - топливной смесью камеры сгорания. Вполне естественно, что это приводит к снижению мощности двигателя. Учтя все эти условия, было вынесено следующее определение: общий объём глушителя легкового автомобиля должен быть больше объёма двигателя в 3-8 раз.

При определении всех параметров глушителя учитывается усреднённый показатель частоты вращения коленчатого вала. Находясь в салоне при низких частотах звука (50-300 Гц), водитель утомляется быстрее, а это может привести к плачевным последствиям (создание аварийной ситуации). Поэтому при проектировке глушителя принимают во внимание результаты спектрального анализа звука.

Снижение уровня шума достигается привлечением двух физических явлений: резонансом и поглощением звука. Эти принципы являются основными функциями всех типов глушителей.

Существует четыре вида глушителей:

• ограничительные,

• зеркальные,

• резонаторные,

• поглотительные.

· Принцип работы ограничительного глушителя заключается в погашении колебаний, которые попадают в камеру, расположенную за проходным отверстием. Диаметр самого проходного отверстия значительно уменьшен, что увеличивает эффективность всего устройства к поглощению звуковых колебаний. Но есть один минус- снижение мощности двигателя.

· Принцип работы зеркальных глушителей заключается в преобразовании звуковых колебаний в тепловую энергию посредством интерференции. Звуковые волны отражаются от стенок глушителя, проходя по многочисленным лабиринтам конструкции. При этом и образуется преобразованная энергия, вызывая нагрев поверхности. Это более эффективный способ уменьшения уровня шума. Также препятствий для выхода выхлопа гораздо меньше, а, следовательно, и потери мощности двигателя не такие большие. Данный тип глушителей используется в конструкциях популярных марок отечественного автомобилестроения.

· Резонаторы в конструкциях глушителей выступают в роли вспомогательного глушителя. Эта конструкция включает в себя наличие четырёх цельных камер, которые соединены трубопроводами. Эти трубопроводы имеют сквозные отверстия определённого диаметра. Камера и трубопровод является резонансной парой, которая имеет свою частоту, не совпадающую с выхлопными колебаниями. Этот факт приводит к сглаживанию акустических колебаний, а следственно, и к понижению уровня шума. При прохождении газов через многокамерные резонаторы происходит отклонение потока этих газов, так как сечение камер и трубопровода разное.

· Применение резонаторного канала сквозного типа приводит к значительному понижению уровня шума в области собственных колебаний. Разрыва газового потока при этом не происходит.

· Поглотительные глушители снижают уровень шума за счёт наличия звукоизоляционного материала. Глушитель заполняется шумопоглащающим материалом, а сквозь него проходит гофрированная труба. Газы, проходя по этой трубе, проникают в её отверстия и поглощаются базальтовой ватой. При этом энергия газа преобразуется в тепловую, вследствие возникшего трения об волокна материала. В результате образуется тепло. При простоте конструкции и способности поглощать колебания различных частот, эффективность всё же оставляет желать лучшего.

· Для того чтобы конструкция выхлопной системы работала эффективнее, и при этом её вес был небольшим, производители иногда прибегают к объединению нескольких типов глушителей в одном корпусе.

Глава 1. Устройства и работа механизма
(системы)

Глушитель является важным конструктивным элементом выпускнойсистемы, без которого эксплуатация современного автомобиля просто невозможна. Автомобильный глушитель выполняет следующие основные функции:

• снижение уровня шума отработавших газов;
• преобразование энергии отработавших газов, снижение их скорости, температуры, пульсации.

Отработавшие газы, покидающие цилиндры двигателя, имеют высокое давление. При движении отработавших газов по выпускной системе создаются звуковые волны, распространяющиеся быстрее газов. Глушитель преобразует энергию звуковых колебаний в тепловую энергию, чем достигается снижение уровня шума до определенного (заданного) значения. Вместе с тем с применением глушителя в выпускной системе создается противодавление, которое приводит к некоторому снижению мощности двигателя.

В глушителе используется несколько технологий снижения уровня шума:

• расширение(сужение) потока;
• изменение направления потока;
• интерференция звуковых волн;
• поглощение звуковых волн.

Расширение потока реализовано посредством нескольких камер разного объема, разделенных перегородками. Позволяет эффективно гасить низкочастотные звуковые колебания. Наряду с расширением в глушителе осуществляется сужение потока с помощью диафрагменного отверстия (дросселя). Используется для гашения высокочастотного шума.

В глушителе, за исключением прямоточных глушителей, предусматривается изменение направления движения потока отработавших газов. Угол поворота потока находится в пределе 90-360°, чем достигается гашение средне- и высокочастотных звуковых колебаний.

Интерференция звуковых волн, в зависимости от характера их наложения, приводит к увеличению (конструктивная интерференция) или уменьшению (деструктивная интерференция) амплитуды колебаний. В глушителе используются оба вида интерференции. Технология реализована с помощью перфорационных отверстий в трубах глушителя. Изменяя размер отверстий и объем окружающей трубу камеры можно добиться гашения звуковых колебаний в широком диапазоне частот.

При прохождении звуковых волн через специальный звукопоглощающий материал происходит их поглощение. Данный способ эффективен при гашении высокочастотных звуковых колебаний.

Для достижения наибольшего эффекта данные технологии в глушителях используются, как правило, в комплексе.

В современных автомобилях устанавливается от одного до пяти глушителей, в основном – два. Ближайший к двигателю глушитель называется предварительным (передним) глушителем или резонатором. За ним следует основной (задний) глушитель. Для каждой конкретной модели автомобиля и марки двигателя используется свой набор глушителей.

Резонатор служит для предварительного снижения уровня шума и уравновешивания пульсаций потока отработавших газов. Конструктивно резонатор представляет собой перфорированную трубу, помещенную в металлический корпус. Для повышения эффективности гашения колебаний в трубе выполняется дроссельное отверстие.

1-корпус, 2-теплоизоляция, 3-глухая перегородка, 4-перфорированная труба, 5-дроссель

Основной глушитель обеспечивает окончательное шумоподавление. Он имеет более сложную конструкцию. В металлическом корпусе размещается несколько перфорированных трубок. Корпус разделен перегородками на 2-4 камеры. Некоторые камеры могут заполняться звукопоглощающим материалом. В основном глушителе поток отработавших газов многократно меняет свое направление – лабиринтный глушитель.

6-передняя перфорированная труба, 7-впускной патрубок, 8-средняя перегородка, 9-выпускной патрубок, 10-передняя перегородка, 11-задняя перфорированная труба, 12-задняя перегородка, 13-корпус.

Из всех конструктивных элементов выпускной системы больше всех подвергается модернизации (тюнингу) глушитель. При тюнинге выпускной системы устанавливается т.н. прямоточный глушитель (одна прямоточная труба на все камеры без изменения направления потока). Такой глушитель обладает меньшим противодавлением, но существенной прибавки в мощности двигателя он не дает. Основное преимущество прямоточного глушителя «благородное» или «спортивное» звучание автомобиля (кому, что больше нравиться). 6. передняя перфорированная труба;

Конструкция прямоточного глушителя объединяет корпус из нержавеющей стали, в котором размещена перфорированная труба, обернутая стальной сеткой и звукопоглощающим материалом. Стальная сетка обеспечивает в основном защиту звукопоглощающего материала от выдува. В качестве звукопоглощающего материала используется стекловолокно. В прямоточном глушителе звуковые волны беспрепятственно проходят через отверстия трубы, металлическую сетку и поглощаются стекловолокном (преобразуются в тепловую энергию).
1-звукопоглащающий материал;

2-корпус;

3-прямоточный выпускной патрубок;

4-стальная сетка;

5-перфорированная труба;

6-цельносварные стыки.

Техническое обслуживание глушителя

Передначаломработыпроводитсязачисткасвариваемыхповерхностей, покрытыхржавчинойинагаром.

Для большей надёжности сварного соединения произвести демонтаж глушителя.

Завариваем повреждённый глушитель.

Такчтоприотсутствиижеланиесоздаватьсебелишниепроблемы, атакжеспециальногооборудованияпользуйтесьпомощьюспециалистов. Если причиной появления трещины в глушителе является коррозия, то решить проблему сваркой невозможно, поскольку в этом случае металл возле отверстия истачивается до предела.     Помочьврешенииэтойпроблемысможетприобретениеспециальныхзаплатизлистовогоматериалаинавариванияихнасиловойшовкорпуса. Еслиуводителяестьжеланиевыполнитьвосстановлениеглушителясвоимисилами, товтакомслучаеемупонадобитсясварочныйполуавтомат, смотроваяяма. Такжеавтомобилистдолжениметьопытвпроведениисваркиметалла.   Передначаломработыпроводитсязачисткасвариваемыхповерхностей, покрытыхржавчинойинагаром. Послеэтогонеспешитевключатьсварочныйаппарат. Сначалавцеляхличнойбезопасностивмашинеотключитезажигание, отсоедините аккумулятор Поокончаниюсварочныхработудалитеокалинуиаккуратненькопочиститееенаждачнойбумагой.   Для большей надёжности сварного соединения произвести демонтаж глушителя. Устранятьтрещины (отверстия) скорпусаглушителяможносамымдоступнымдляпростогоавтомобилистаспособом - холоднойсваркой. Наждаком почистите поверхность металла возле образовавшейся трещины, снимите грязь, сделайте обезжиривание поверхности при помощи ацетонаилиуайт-спирта. Поинструкцииподготовьтехолоднуюсварку, поместитееенаместовозникновенияотверстия, тщательнымобразомзамазываявсенеровности.

В любом случае будьте готовы к тому, что результат выполненной сварки не будет идеальным. Также может так случиться, что после сварки на корпусе глушителя возле места сварки может образоваться новое отверстие.

Самый надежный способ – покупка и замена нового глушителя. При механическом повреждении корпуса глушителя (к примеру, его пробил булыжник) спасти его можно при использовании газовой сварки.

Именносваркасчитаетсяотличнымспособомустраненияповрежденныхучастковкорпусаглушителя. Нодалеконекаждыйимеетзнакомогосварщикавместесосварочнымаппаратом. Такжеприходитсядолговозитьсяпризавариваниипрогаров, особеннокогдаметаллическаяповерхностьвозленегорыхлаяиприваритькакую-нибудьзаплатупростонекуда. Вэтомслучаепродлить «жизнь» глушителюможноспомощьюхимическихспособоввосстановленияглушителей.

Ремонт механизма

Глушитель состоит из ряда самостоятельных деталей (приёмной трубы, пламегасителя, гофры, резонатора, основного глушителя, нейтрализатора отработавших газов – если это предусмотрено конструкцией автомобиля, деталей крепления к кузову и пр.), соединённых в единый узел. Глушитель крепится к кузову автомобиля под его днищем. Другие названия Выхлопная труба, «глушак», «банка» (употребляется для обозначения задней секции глушителя), «прямоток» (для спортивных глушителей с низким сопротивлением потоку газов) и ряд других. Глушитель предназначен для отвода отработавших газов от двигателя, их охлаждения и уменьшения шума выхлопа. На старых моделях автомобилей фланец приёмной трубы глушителя через прокладку крепится непосредственно к выпускному трубопроводу двигателя. Современные машины, оснащённые каталитическим нейтрализатором обработавших газов, имеют другую конструкцию глушителя. Он может крепиться либо к катколлектору (т.е. выпускному трубопроводу и нейтрализатору, объединённому в единый узел), либо также к выпускному трубопроводу. В этом случае нейтрализатор встраивается в сам глушитель. Специальная упругая гофра служит для защиты глушителя от вибраций двигателя (чем обеспечивается снижение уровня шума в салоне автомобиля). Определить неисправность глушителя достаточно легко – по характерному звуку стравливаемых выхлопных газов. В этом случае «диагноз» однозначный – пробой глушителя (вследствие коррозии, внешнего удара или усталости металла от действия высокой температуры). Ещё одна неисправность – стуки и повышенная вибрация. Источником их может быть как сам глушитель, «раскачивающийся» на изношенных опорах. Так и «болтающиеся», оторванные, прогоревшие внутренние сетчатые перегородки в резонаторе или «банке» глушителя. Ремонт глушителя Выполнять ремонт глушителя выхлопной системы лучше с определения конкретного места пробоя. Ведь причина неисправности может крыться в неплотных соединениях, или повреждении прокладок между секциями – в таком случае менять детали глушителя на новые нерационально (нужно лишь заменить прокладки). При лёгком прогорании достаточно будет либо устранить его (сваркой, заплаткой, автогерметиком или специальной лентой для глушителя), либо заменить секцию. И только при крайней запущенности (как правило, для машин с большим пробегом) потребуется замена автомобильного глушителя целиком. При ремонте глушителей в автосервисе машину в обязательном порядке вывешивают на подъёмнике – в таком положении определить конкретную неисправность (по характерному звуку или следу копоти на днище) не составляет труда. Иногда бывает проще снять выпускную систему (или отдельные секции глушителя) и визуальным осмотром точно установить место и степень повреждений. Однако при сильной коррозии глушителя съём может превратиться в целую «эпопею». В этом случае стоимость замены глушителя может оказаться даже ниже, чем стоимость ремонта «убитого» глушителя (если учесть все трудности с монтажом/демонтажем, заменой старых крепёжных элементов на новые и т.п.). Также при отрыве/разрушении внутренних перегородок в основном глушителе или резонаторе единственный метод ремонта – замена узла целиком. Дополнительно Глушители современных автомобилей могут включать в себя каталитический нейтрализатор отработавших газов. В этом случае ремонт глушителя должен сопровождаться проверкой исправности (и надёжного подключения) контактов датчиков – прежде всего, лямбда-зонда в приемной трубе глушителя. Срок службы глушителя Период безотказной работы глушителя сильно зависит от условий эксплуатации. Испытывая постоянное воздействие влаги (а в зимнее время и соляных реагентов), металл глушителя корродирует снаружи. Плюс к этому – агрессивное воздействие раскалённых выхлопных газов (особенно в передней части глушителя). Скапливающийся внутри средних секций водяной конденсат тоже повышает риск возникновения коррозии. Кроме того, имеется вероятность «приложиться» глушителем о препятствие (не обязательно на бездорожье, но и при парковке – о высокий бордюр). Эти и другие причины в равной степени могут приблизить «кончину» глушителя (как целиком, так и отдельных его деталей). Поэтому предсказать «стаж» работы глушителя очень сложно – это может быть и 50 тыс. км пробега и значительно меньше (или больше). Профилактической замене глушитель не подлежит – срок ремонта определяется по фактическому появлению неисправностей. Чем грозит игнорирование ремонта Эксплуатация автомобиля с неисправным глушителем запрещена! Причина заключается не только в повышенном шуме, но и падении мощности двигателя, ухудшения его экономичности и потере автомобилем динамических качеств. Любая неисправность системы выхлопа ведёт к затруднению отвода отработавших газов, падения КПД двигателя, а значит и повышению расходов на эксплуатацию автомобиля! Таким образом, цена ремонта глушителя оказывается гораздо ниже, чем вероятные потери от его игнорирования. Для современных автомобилей главная опасность неисправного глушителя – ошибки дозирования смеси. Причиной этого являются неверные показания кислородного датчика при наличии «брешей» в трубах глушителя или повреждённых прокладках. Если пробита секция глушителя до каталитического нейтрализатора, подсос воздуха почти наверняка «обманет» датчик кислорода. Как следствие – переобогащение смеси, и преждевременное засорение нейтрализатора (или растрескивание керамических ячеек под действием повышенной температуры газов при сгорании обогащённой смеси)! Совет Чем выше качество металла глушителя, тем большую долговечность он будет иметь при эксплуатации. Элементарную проверку материала можно осуществить магнитом – к нержавеющей стали он не притягивается! Важно не ошибиться! Многие автолюбителя ремонтируют глушители самостоятельно. При этом распространённым элементом «тюнинга» является удаление каталитического нейтрализатора (мотивировка – якобы повышение мощности двигателя за счёт снижения противодавления на выпуске). Однако современная система управления двигателем изначально рассчитана на взаимодействие с нейтрализатором (и работу двигателя на стехиометрическом составе смеси). Удалять катализатор без капитальной перепрошивки контроллера нет смысла! Это напротив ухудшит экономичность. Но даже если нейтрализатор сознательно удаляется из системы выпуска, на его место обязательно должен ставиться пламегаситель. Иначе подобный «тюнинг» должен заранее предваряться разведкой цены замены глушителя в автосервисе – обязательно пригодиться!

Материалы, используемые для изготовления и эксплуатации механизма (системы)

Глушитель на данный момент на заводе изготавливается при использовании нового закатного итальянского оборудования и современных трубогибных станков с сервоприводом. Глушитель изготовленный с помощью сервопривода во всем мире считается одним из самых качественных и соответственно востребованных среди владельцев самых различных марок и моделей автомобилей. Сервопривод устанавливается на главную гибочную консоль и обеспечивает «подачу трубы», «поворот в пространстве».

Это позволяет изготовить глушитель на очень высоком уровне. Глушитель изготавливается предприятием только из материалов самого высокого качества, учитывая все новейшие изобретения не только России, но и других стран. Для корпусных деталей закатных глушителей используется специальная корозионно-стойкая алюминированная сталь Tissongroup, толщина стенки которой не менее 1, 5 мм. Эта сталь является низкоуглеродистым стальным материалом, который покрыт алюмокремневым расплавом с двух сторон. В качестве основного металла при алюмировании используют стальной лист толщиной 1, 5 мм. Глушитель с алюминиевым покрытием, содержащим кремний обладает таким важным качеством, как коррозийная стойкость, которая проявляется в большинстве агрессивных сред, а также повышается сопротивляемость к воздействию высоких температур. Соответственно, глушитель, обладающий всеми перечисленными характеристиками обладает очень высоким сроком эксплуатации.

Процесс алюминирования в 2-3 раза продлевает срок службы углеродистых материалов, из которых изготавливается стандартный глушитель. Наполняя глушитель, рабочие используют только термостойкое, базальтовое волокно, которое является основным компонентом шумоглушения. Базальтовое волокно глушителя термостойкое, оно выдерживает температуру до 770°C. Оно достаточно плотное, что позволяет ему не выдуваться.

Базальтовое волокно не впитывает влагу, а это уменьшает коррозию деталей внутренней конструкции глушителя, за счет этого глушитель становится более устойчивым. Специалистами предприятия проводился тест на старение глушителя, в ходе которого было выяснено, что глушитель обладает большим ресурсом эксплуатации и минимально это 2 года. Вся продукция предприятия «ЗЭВС АВТО» выпускается под строгим контролем техников профессионалов, которые уже не один год занимаются своей работой и достигли высокого уровня знаний.

Перед выпуском продукция тестируется на сервисах компании, и не выдерживающая тестов продукция отбраковывается. На производстве, такой важной и потребляемой продукции, как глушитель, имеется отдел технического контроля качества. Потому что глушитель, в первую очередь, должен отличаться качеством, предусматривающим долгий срок эксплуатации в любых, даже самых неблагоприятных условиях. На сайте предприятия «ЗЭВС АВТО» www.zevsauto.com можно посмотреть на все модели, предоставляемые фирмой и выбрать для себя наиболее подходящий по характеристикам глушитель.

Если жен самостоятельно трудно подобрать глушитель, то профессионально обученные работники предприятия сделают это за вас и помогут определиться. Компания оказывает еще и массу дополнительных услуг. Вам не только выберут глушитель, но и помогут его установить. Для этого был организован автосервис. В автосервисе не только установят выбранный и приобретенный вами глушитель, но и произведут необходимые ремонтные работы.

Техника безопасности и охраны труда при проведении ТО и ремонте механизма (системы)

При сварке необходимо обеспечить для предотвращения даже случайной возможности поражения током – как самого сварщика, так и окружающих (напарника и т.д.) Для этого:

• Регулярно проверяйте исправность изоляции кабелей, электродержателей и надежность всех контактов до начала работ
• Отключайте сварочное оборудование во время простоя, перемещения, обеденного перерыва и т.д.
• Все замеченные неисправности устраняйте строго после полного обесточивания аппарата
• Пользуйтесь спецодеждой – крагами из искростойких материалов, обувью из кожи и войлока, спецовкой из рекомендованных материалов, при необходимости – каской.
• Не работайте под дождем (или снегом), даже если ваш аппарат «так умеет». Сварка при повышенной влажности – не только на улице в непогоду, но и внутри бойлерных, градирен, подвалов и т.д. - требует специальных навыков и большого опыта, иначе можно и электротравму получить, и оборудование серьезно испортить.

Поразительно, но экономия на сварочных масках и очках встречается повсеместно. Сейчас разработаны отличные маски типа «Хамелеон») с автоматической регулировкой прозрачности щитка – он затемняется только при зажигании дуги. В таких масках и работать одно удовольствие, и результат работы качественный, и подносить ее к лицу туда-сюда без конца не надо, и степень затемнения можно самостоятельно настроить. Так нет же! С потрясающим упорством многие начинающие сварщики хватают перед зажжением дуги дедовский щиток – и «зайчики кровавые в глазах» обеспечены на несколько суток вперед...

Даже если вы работаете нечасто, купите себе современную маску для комфортной, качественной и безопасной сварки – у вас ведь нет запасных глаз, правда? Кроме маски, не стоит пренебрегать очками (к примеру, вот такие), их одевают для защиты лица при зашкуривании свариваемых изделий. Случайно отлетевший металлический заусенец или кусочек окалины может быть очень болезненным – очки подстрахуют вас от такой неприятности.

Пожарная безопасность

Сюда можно включить и защиту от возможных ожогов путем использования спецодежды, обуви, масок и специальных ширм. Будьте особо внимательны при зажигании дуги и во все время ее горения – это период повышенной опасности, не отвлекайтесь при работе. С опытом брызг расплавленного металла при работе будет все меньше, но даже сварщики с многолетним стажем не работают с расстегнутым воротом и закатанными рукавами – учтите это! Не ленитесь надеть рукавицы даже для контакта с кажущимся холодным металлом, а уж тем более при работе. У вас ведь только две руки, и ожоги на них не входят в ваши сварные планы, верно?