Автомобильный глушитель: рецепт бесшумного двигателя
Двигатель внутреннего сгорания имеет одну особенность — он очень шумный. Хотя ничего удивительного здесь нет — каждую секунду в цилиндрах двигателя происходит около 50 микровзрывов, а любой взрыв — это много шума. Решают проблему шумности ДВС специальные устройства — автомобильные глушители.
Назначение и принцип работы глушителя
Современные стандарты предписывают, чтобы общий уровень шума автомобиля не превышал 74 дБ. Наибольший вклад в шумность автомобиля делает его двигатель. А почему двигатель шумит во время работы? Все просто: выхлопные газы имеют высокое давление и при выпуске в атмосферу быстро расширяются, создавая звуковые волны высокой интенсивности. Поэтому для снижения шумности двигателя необходимо снизить мощность звуковых волн, которые распространяются в выхлопных газах.
Эту задачу как раз и решают автомобильные глушители, которые применяются с 1894 года (первой машиной с глушителем стал французский «Панар-Левассор»).
Работа глушителя основана на нескольких физических принципах:
- Дросселирование газов (расширение или сужение потока), в результате которого изменяется давление, а значит, и интенсивность звуковых волн;
- Интерференция (в особых условиях звуковые волны накладываются друг на друга, интерферируют, в результате их амплитуда растет или уменьшается);
- Поглощение и рассеивание звуковых волн (при этом энергия звуковых волн преобразуется в тепловую энергию);
- Многократное изменение направления потока.
В зависимости от используемых принципов глушители делятся на несколько типов:
- Реактивные (основную роль в снижении шума играет интерференция);
- Диссипативные (шум снижается за счет поглощения специальными материалами, заполняющими внутреннее пространство глушителя);
- Комбинированные (применяются оба решения).
Конструктивно глушители бывают двух типов:
- Прямоточные (поток идет по прямой трубе и не изменяет своего направления, имеет меньшую эффективность, но оказывает минимальное влияние на мощность двигателя);
- Лабиринтные (поток несколько раз меняет свое направление, имеет высокую эффективность, но несколько снижает мощность двигателя).
На сегодняшний день наибольшее распространение получили реактивные лабиринтные глушители. Дорогие автомобили часто комплектуются комбинированными глушителями. Прямоточные глушители устанавливаются только при тюнинге автомобиля.
Устройство глушителя
Конструктивно выпускная система состоит из нескольких основных компонентов:
- Выпускной коллектор («паук», «штаны»);
- Предварительный глушитель (резонатор или пламегаситель);
- Соединительная труба между глушителями;
- Основной глушитель;
- Выхлопная труба.
В современных выпускных системах крепление предварительного глушителя к коллектору осуществляется с помощью полужесткой гофры — это снижает уровень вибраций и, как следствие, шума. Также в современных системах между предварительным и основным глушителем располагается каталитический нейтрализатор.
Выпускной коллектор. Деталь, которая крепится непосредственно к двигателю, отбирая отработанные газы из цилиндров. Подвергается серьезным тепловым (нагрев до 1000 градусов) и механическим нагрузкам, поэтому изготавливается из чугуна или жаропрочных марок стали.
Предварительный глушитель. Снижает скорость отработанных газов, их пульсацию и уровень шума. Представляет собой закрытую емкость с перегородками, через которую проходит прямая труба с отверстиями разного размера — поток воздушных газов расширяется, в нем происходят резонансные явления (благодаря интерференции) и рассеивание звуковых волн, за счет чего и достигается необходимый эффект.
Основной глушитель. Обеспечивает снижение шума до необходимого уровня. Представляет собой закрытую емкость, разделенную на несколько камер (обычно от 2-х до 4-х), образующих лабиринт. Между камерами проходят трубы с отверстиями. В глушителе поток отработанных газов несколько раз меняет направление, рассеивается на перфорированных трубах, и за счет интерференции в нем гасятся звуковые колебания. Также при прохождении через лабиринт в потоке отработанных газов гасятся пульсации давления.
Благодаря принятым мерам глушители эффективно поглощают энергию звуковых волн и снижают общий уровень шума автомобиля до предписанных стандартом значений.
