Как устроен глушитель автомобиля
В этой статье мы рассмотрим тему глушитель в автомобиле назначение и устройство, наверняка все водители понимают, что рецепт тихой или бесшумной работы двигателя заключается именно в качестве и методе реализации глушителя в автомобиле. А вот как это все работает и какие, ещё дополнительные функции выполняет глушитель автомобиля мы и поговорим ниже.
Какую же основную функцию выполняет глушитель – он отводит отработанные выхлопные газы из двигателя автомобиля и при этом одновременно снижает звук работы двигателя и звук выхода выхлопных газов, посредством преобразование звуковой энергии в тепловую.
Устройство глушителя автомобиля
Устройство всех глушителей примерно схоже и включает в себя обязательные элементы:
- Расширение и сужение потоков выходящих газов, так называемое дросселирование, из за чего изменяется и скорость выходящих газов и частота звуковых волн
- Наложение звуковых волн друг на друга из-за чего изменяется их амплитуда – интерференция
- Поглощение и рассеивание звуковых волн – происходит преобразование звуковой энергии в тепловую за счет чего наступает очень существенное снижение звука выходящего выхлопа
- Многоразовое изменение потока выходящих газов, так называемый лабиринт, так же служит для снижения скорости выхода газа, его энергии и преобразование в тепловую энергию
Глушитель в разрезе
Давайте посмотрим устройство глушителя автомобиля в разрезе на этом фото,
Тут мы видим, обязательны элементы глушителя или так сказать из чего состоит глушитель автомобиля:
- Выпускной коллектор (в народе получил название штаны или паук за схожесть в конструкции)
- Пламегаситель или резонатор
- Соединительные трубы между камерами глушителя
- Основной каркас глушителя
- И собственно сама выхлопная труба
- Выпускной коллектор – это трубы, которые непосредственно прикреплены к выводам двигателя для активного отбора выхлопных газов напрямую из цилиндров автомобиля, поэтому температуры в месте соединения коллектора и двигателя могут достигать значений в 1000 градусов по Цельсию
- Поэтому требование к выпускному коллектору всегда высокое это обязательная термоустойчивость материала и крепость по отношению к механическим нагрузкам, из за чего коллектор часто изготавливается и чугуна или жаропрочной стали.
- Резонатор глушителя как правило представляет из себя трубу с просверленными в ней отверстиями разного диаметра которая находится в закрытой камере из-за расширения и выхода газов через отверстия этой трубы и происходит их резонирование по сути затухание колебания и изменения колебательного контура звуковой волны
- Основной глушитель это по сути как многокомнатная квартира только комнаты соединяются там не дверями и полыми трубками и иногда чтоб попасть в другую комнату выхлопным газам приходится несколько раз проходить по трубам из других комнат туда и обратно– сделано это для гашения энергии газа и преобразования его в тепловую энергию, из за этого преобразования энергии и происходит снижение звуковой волны
Ну, думаю, что на вопрос глушитель в автомобиле назначение и устройство мы ответили и теперь вы имеете хотя бы представление о его устройстве.
Ремонт глушителя автомобиля
Как правило ремонт глушителя автомобиля хендай санта фе или любого другого авто сводится к заварке прогнивших дыр в основном глушителе, переваривать внутренние части как правило берутся только лютые энтузиасты. Да и смысла переварки внутренностей на старом глушителе как такового и нет. Потому как метал уже от звука и температур устал и стал так сказать сыпучим и трухлявым, потому проще купить новый глушитель. Но, а там каждый смотрит, конечно, по своим финансовым возможностям и настроению души.
Вот еще одно фото схема глушителя автомобиля так сказать для полноты понимания, тут хорошо видны два типа глушителя обычный глушитель и прямоточный глушитель, как вы понимаете в прямоточном из за его устройства звук будет намного громче, так как в нем отсутствуют гасительные камеры для звука
Шумоизоляция глушителя автомобиля своими руками
В шумоизоляции глушителя среди водителей нет единого мнения, и это понятно, тут как говорится палка двух концов, с одной стороны шумоизоляция глушителя снизит уровень шумовых колебаний, но с другой стороны создаст перегрев всех частей глушителя.
В основном для шумоизоляции глушителя используют материалы, такие как асбестовая ткань, или более современные жаростойкие и вибростойкие материалы.
Сама шумоизоляции сводится как правило к обматыванию этим жаростойким и звукопоглощающими материалом всех частей глушителя.
Некоторые умельцы даже обматывают и выпускной коллектор глушителя автомобиля, что так же вызывает много вопрос, как по перегреву самого коллектора, так и затруднение охлаждение части двигателя в месте соединения выхлопного коллектора с двигателем. Тут стоит взвесить все за и против такой процедуры. Но то, что будет большой перегрев всего глушителя из-за его обмотки шум изоляционными материалами это сто процентов.
Чем покрасить глушитель автомобиля
Иногда некоторые автовладельцы задаются вопросом, чем покрасить глушитель автомобиля, связанно это, как правило с двумя причинами
- Желанием скрыть ржавчину на глушителе
- Придать красивый стильный вид автомобилю
В любом случае, краска для такого вида работы будет очень дорогой, так как основное требование к таковой краске будет огромная термоустойчивость и способность выдерживать большие температурные перепады, 
и даже при покупке такой краски если её использовать в районе коллектора где температура 1000 градусов Цельсия, то мало вероятно, что если она и устоит, то не изменит свой цвет от таких высоких температур. Поэтому сама идея покраски глушителя имеет место быть, но как говорится на ваше усмотрение.
Наш пост глушитель в автомобиле назначение и устройство подошел к концу, надеемся, эта статья внесла некоторую ясность в понимание устройства выхлопной системы каждого автомобиля, конечно если у вас электромобиль, то у вас попросту нет глушителя в виду того, что и нет выхлопных газов.
Глушитель для оружия: устройство, описание и принцип работы
Вопросы маскировки практически всегда в какой-то мере являются важными. Неважно, о чем идет речь – о войне или простой охоте. Это необходимо, для того чтобы получить определенное преимущество. Важным в этом плане является вопрос уменьшения шума. И в его рамках давайте рассмотрим, как работает глушитель для оружия.
Причины
Чтобы бороться со звуком выстрела, необходимо понять, что является его источником. Обычно это:
- Звук срабатывания механизма оружия. Это может быть лязг затвора, удар бойка по капсюлю и тому подобное. Например, на открытой местности в тихую ночь металлические части механизма автомата Калашникова можно отчетливо слышать на расстоянии до пятидесяти метров. Поэтому, когда необходимо сделать один полностью бесшумный выстрел, то используют однозарядное оружие.
- Звук, который создает воздух, что находится в стволе перед выстрелом. Он вытесняется пулей и пороховыми газами. Это особенно актуально в момент их выхода из ствола. Пороховые газы в большинстве своем двигаются вслед за пулей. Но часть из них может прорывать в зазор между боеприпасом и стволом, или вообще в существующие щели, как в револьверах. Для борьбы с первым вариантом и создаются глушители.
- Акустическая ударная волна, которая формируется за пулей. Это происходит тогда, когда скорость движения боеприпаса больше, чем у звука (330 метров в секунду). Физически это явление объясняется тем, что пуля, когда проходит через воздух, создает волны подобные тем, что можно наблюдать на воде. Их громкость не большая, если они двигаются быстрее снаряда. Но если скорость звука превышается, то пуля как-бы копит энергию волны, которая следует за нею. Поэтому для человеческого уха она слышится как удар, подобный грому при грозе. Избавиться от этого можно, только уменьшив скорость пули. Это достигается с помощью укорачивания ствола оружия или путем использования специальных патронов с небольшим зарядом пороха.
- Звук удара снаряда о цель.
Принцип работы
Теперь, когда мы знаем причины звука, давайте разберем, как устроен глушитель для оружия. Основная задача этого приспособления – понижать температуру и давление пороховых газов. Для этого необходимо сделать, чтобы у них была возможность расшириться еще до того, как они вступят в контакт с атмосферным воздухом. Именно для этого в глушителе и необходимы камеры. В каждой из них пороховые газы последовательно теряют энергию. Это ведет к одной закономерности. С ростом числа камер становится меньше разность давлений наружного воздуха и выходящего газа. Закономерный результат – звук ослабевает. Но это верно лишь относительно к тем, которые идут за пулей. Часть газов, как было сказано ранее, ее опережает. Поскольку диаметр отверстий больше размера снаряда, то часть из них по-прежнему будет истекать из глушителя с превышением скорости звука. То есть будет создаваться баллистическая ударная волна. Чтобы отсечь и замедлить газы, вместо диафрагм с отверстиями часто используют мембраны из упругого материала, в которых есть щели. Они позволяют пропустить пулю и затем снова смыкаются. Как альтернатива – устанавливают глухие прокладки, которые называются обтюраторами.
Простейшая конструкция
Итак, мы уже в общих чертах разобрали устройство глушителя для огнестрельного оружия. Сложно ли с этими знаниями сделать простейшую конструкцию? На первый взгляд может показаться, что предоставленной информации недостаточно. Но возьмем обычную пластиковую бутылку и примотаем ее изолентой к стволу. В момент выстрела пороховые газы занимают ее внутреннее пространство. Тогда как пуля, пробив донышко, вылетает наружу. Несмотря на снижение точности стрельбы и громоздкость, использование подобного глушителя для мелкокалиберных патронов делает их звук не громче, нежели треск от сломанной пластиковой линейки.
О разнообразии конструкций
Глушители исполняются в множестве различных вариантов. Все они по-своему решают вопросы снижения давления и температуры пороховых газов. Например, рассмотрим «Брамит», который использовался для трехлинейной винтовки. Он выполнен в виде цилиндра, диаметр которого составляет 32 миллиметра. Длина – 140 мм. Внутри конструкция предусматривает разделение на две камеры. Каждая их них заканчивается обтюратором. Это цилиндрическая прокладка, выполненная из мягкой резины, у которой толщина 15 мм. В первой камере присутствует отсекатель. Чтобы стравливались пороховые газы, в стенках просверлено два отверстия. Их диаметр составляет около одного миллиметра. Когда вылетает пуля, она поочередно пробивает два обтюратора и покидает прибор. Пороховые газы, расширяясь в первой камере, теряют давление. Они медленно через боковые отверстия стравливаются наружу. Часть из них, которые прорвались сквозь первый обтюратор, проходят подобный процесс и во второй камере. Такой глушитель на нарезное оружие гасит звук выстрела.
Еще одна конструкция
Следует привести еще один довольно типичный образец исполнения глушителя – отечественный прибор бесшумной стрельбы, также известный как ПБС. Он может быть навинчен на дульную часть ствола автоматов «семейства Калашниковых». Как устроен этот образец? На определенном расстоянии перед дулом находится толстая резиновая шайба. Опережающие газы в ней задерживаются. Затем через специальные каналы они направляются в расширительную камеру. Оттуда они уже плавно начинают вытекать в воздух. Когда пуля пронзает шайбу, то основная часть газов будет следовать за нею. Но последовательно проходя через расширительные камеры, они будут вырываться в атмосферу, постепенно теряя значительную часть своей энергии. Использование ПБС позволяет снижать громкость выстрелов в 20 раз. Поэтому, на расстоянии уже в 200 метров услышать АКМ очень сложно. К тому же, прибор бесшумной стрельбы довольно живуч – его хватает до двухсот выстрелов. Для специального оружия это вполне приемлемый результат. Недостаток данной конструкции – старение резины.
Как развивается и совершенствует конструкция?
Один из популярных вариантов – это наращивание числа камер, а также усложнение конфигурации. Следует отметить, что громоздкий корпус глушителя для оружия часто закрывает обычные прицельные приспособления. Поэтому практикуется его расположение эксцентрично. То есть ось прибора находится ниже ствола. Но при этом необходимо поддерживать ровный канал для прохождения пули. Ведь даже если произойдет легкое касание, то это резко снизит кучность огня.
Улучшения конструкции
Часто плоские перегородки расширительных камер заменяют выпуклыми. В таком случае они становятся конусообразными или принимают любую другую форму, которая позволяет отклонить поток пороховых газов к периферийной части глушителя. Это не дает возможность совершить обгон пули. Подобный эффект помогает достичь и винтообразная перегородка, которая проходит по всей длине устройства. Иногда расширительные камеры могут частично заполнить теплопоглощающим материалом. В такой роли выступает мелкая алюминиевая сетка, стружка или медная проволока. Но такие наполнители поддаются очистке от порохового нагара с определенными сложностями. Их приходится периодически менять. На эффективность глушения сильное влияние оказывает и материал перегородок. К примеру, если стальные заменить на алюминиевые, то это даст более заметное снижение громкости. Но при частой стрельбе резко уменьшается работоспособность прибора. Так, если с его использованием сделать подряд десяток-второй выстрелов, то бесшумное оружие превратится в самое обычное. Поэтому необходимо стрелять одиночными. Да и между ними делать большие паузы, чтобы дать конструкции время остыть.
А что с гладкоствольным оружием?
Можно ли предпринять что-то с ним? Ведь разговор до сих пор велся о нарезном оружии. Можно ли нацепить глушитель на дробовик? Начать здесь следует с матчасти. В первую очередь необходимо учитывать, что из гладкоствольного оружия могут стрелять не только пулями, но и картечью, и дробью. Которые, как известно, в определенной мере отклоняются от траектории полета. Не очень сильно, но такое есть. Поэтому, глушитель приходится увеличить. К тому же звук не очень сильно подавляется. Примерно до 2/3 от максимального уровня. Это относительно комфортный показатель, позволяющий стрелять в закрытом тире/маленьком капонире, не используя дополнительную защиту органов слуха. Глушитель гладкоствольного оружия является не таким эффективным прибором, как те, что предназначены для нарезного. Кстати, не следует думать, что они являются взаимозаменяемыми. Если глушитель от нарезного оружия попробовать использовать для гладкоствольного при стрельбе дробью, то его, скорее всего, разорвет или же будет другое неприятное повреждение.
Заключение
Вот и рассмотрено в общих чертах устройство глушителя для оружия. Следует отметить, что иногда к приборам относятся довольно оригинально. Так, практикуется предварительное смачивание водой. Используется совсем не много жидкости – в количестве столовой ложки. Но она позволяет охлаждать глушитель благодаря испарению воды. В данном случае используется принцип работы фреона в холодильнике. Также предлагают довольно интересные конструкторские решения.
Как это работает: глушитель — Автомобили Гродно
Из сегодняшней рубрики «Как это работает» вы увидите подробное устройство глушителя, узнаете для чего нужен катализатор и что такое лямбда-датчик, как достигается благородное низкое звучание глушителя и можно ли увеличить мощность
Глушитель — устройство, предназначенное для снижения температуры, токсичности и уровня шума выхлопных газов двигателя до приемлемых значений.
Первые автомобили не были оснащены глушителем,
поэтому, в те далекие времена, приближение самоходного агрегата можно
было услышать задолго до его появления на горизонте.
Производимый шум вызывал дискомфорт не только у горожан, но и пугал рядом проходящих лошадей, которые в то время были основным средством передвижения. Глушитель стал решением этих проблем, и впервые он был применен лишь в 1894 году на автомобиле «Панар-Левассор» (Франция), что способствовало популяризации автомобилей среди городского населения.
Глушитель устроен таким образом, чтобы эффективно снижать скорость поступивших в него газов из цилиндров двигателя. Однако автомобильный глушитель помимо своих плюсов имеет также и недостатки, например, некоторое снижение мощности двигателя. Как это получается? Если упростить, то это можно представит так. Отработанные газы на высокой скорости вылетают из цилиндров двигателя в глушитель. Там, встретив препятствия на пути, часть потока отражается, тем самым образует «обратную волну», пытаясь вернуться в цилиндр, чем и снижает мощность двигателя на выходе.
Благодаря законам физики существует несколько принципов снижения уровня звука, которые с успехом используются в конструкциях современных автомобильных глушителей. Принцип ограничения: когда в корпусе глушитель имеет зауживание диаметра трубы, которое дает некоторое акустическое сопротивление, а затем следует резкий переход на больший диаметр. В этой «внезапной» емкости звуковая энергия рассеивается.
Принцип отражения: при отражении энергия частично рассеивается, поэтому поставив на пути звука лабиринт из «зеркал» можно значительно снизить уровень шума.
| Резонаторы: глушители такого типа используют замкнутые полости, которые расположены вблизи трубопровода и соединены с ним отверстиями, которые выступают в роли резонатора. Условия, с которыми распространяется резонансная частота, быстро меняются и это способствует эффективному гашению шума при прохождении через отверстия. |
Принцип поглощения: такие системы работают через поглощение звуковых волн, специальным пористым материалом.
Распространенная конструкция автомобильного глушителя:
| 1 – каталитический нейтрализатор 2 – передний глушитель 3 – задний глушитель |
Каталитический нейтрализатор (катализатор) — призван снизить вредное воздействие выхлопных газов на окружающую среду (снижение токсичности). Это специальная камера, где происходит дожигание смеси и удерживание вредных веществ посредством сот с напылением из благородных металлов: платины и палладия.
| Передний (основной) глушитель предназначен для снижения резонансного эффекта отработавших газов. При помощи сложной системы решеток и отверстий в нем удается снизить скорость, температуру и уравновесить вибрационные воздействия от движения выхлопных газов (резонатор). Передний глушитель позволяет добиваться существенного снижения скорости воздушного потока. |
Задний (дополнительный) глушитель выполняет функцию окончательного поглощения шума от выхлопных газов благодаря сложной внутренней структуре или специальному шумогасящему наполнителю. Благодаря большому количеству пористых элементов, сложной системе перегородок и воздуховодов удается еще больше снизить температуру и скорость воздушного потока (поглощение, отражение).
Дополнительный и основной глушитель
Лямбда-датчик:
 |
 |
Для бензиновых двигателей уже давно стало привычным делом использование в конструкции глушителя лямбда-датчиков. Этот датчик определяет концентрацию кислорода в выхлопных газах, тем самым фиксирует, насколько реальная пропорция топлива с воздухом, сгораемая в цилиндрах, отличается от оптимальной (1 порция топлива на 14.7 порций воздуха). Электрический сигнал от кислородного датчика поступает в электронный блок системы управления двигателем. В зависимости от величины сигнала блок управления воздействуют на исполнительные органы подконтрольных ему систем автомобиля и порция подаваемого топлива увеличивается или уменьшается. Благодаря лямбда-датчику в цилиндр подается оптимальная топливно-воздушная смесь.
| 1 – передний лямбда-датчик 2 – задний лямбда датчик 3 – катализатор 4 – дополнительный глушитель |
Ремонт глушителей: часто восстановить поврежденные места глушителя можно сваркой, если он пробит острым предметом. Иногда помогает силикатный клей и стеклоткань. Прогоревший глушитель варить нежелательно, так как в скором времени он «прохудится» снова. В этом случае не избежать покупки нового глушителя.
Покупать, желательно, оригинальный глушитель. Если нет такой возможности, можно подобрать максимально подходящий по форме, размерам и объему глушитель от другого автомобиля. В этом случае надо знать, что, устанавливая «чужой» глушитель, есть риск снизить мощность двигателя или вызвать его чрезмерный износ
Прямоточный глушитель:
| Набивка такого глушителя способна погасить лишь высокочастотный шум. Шумы на низких частотах проходят по прямой (отсюда название). Так получается низкий бас, которым обладает прямоточный глушитель. |
Для снижения уровня шума, чаще всего используют длинный резонатор
Нейтрализация отработавших газов в прямоточном глушителе, как правило, менее надежная, чем в стандартных, и предназначена лишь для удаления основной части вредных соединений.
Для тюнинга можно использовать универсальные, штатные (предназначенные для конкретной модели автомобиля) и оригинальные глушители. Универсальные запчасти, включая тюнинговые или спортивные детали, выпускает множество фирм: ASSO, Blitz, HKS, Powerful, Remus, Sebrin, Walker, Ulfer и т.д. Большинство спортивных глушителей можно поставить на все без исключения автомобили определенного типа (питание, литраж, класс).
Увеличение мощности автомобильного двигателя за счет совершенствования выхлопной системы невозможно без грамотной настройки двигателя под возросшие возможности глушителя. В случае удачной настройки компонентов глушителя и двигателя, прирост мощности может составить 3-7%, что не очень много в абсолютных величинах. Таким образом, тюнинг глушителя скорее вспомогательная мера для увеличения мощности. В основном же тюнинг применяют для придания автомобилю законченного, агрессивного внешнего вида, облагораживании звучания автомобильного мотора.
Основная часть глушителя спрятана от зрителей и увидеть можно лишь банку на глушитель, поэтому к ней, как к элементу стайлинга, особое внимание:
Как работает автомобильный глушитель? | Статьи, обзоры
Как работает автомобильный глушитель?
Глушитель для машины, что это и каковы его функции?
В выхлопной системе глушитель автомобильный играет одну из самых важных функций. Глушитель в легковой машине располагается под задней частью кузова, зрительно мы видим только выхлопную трубу глушителя, из которой выходят отработанные газы.
Наиболее выраженные свойства глушителя можно описать так:
- рассеивание звуковой волны, возникающей от детонации топливной смеси в камере сгорания двигателя;
- окончательное понижение температуры отработанных газов, до 120-150ºС;
- изоляция салона с водителем и пассажирами от выхлопных газов.
Если с последними двумя пунктами все предельно ясно, то, как устроен глушитель авто, и как происходят процессы глушения звуковой волны, на этом стоит остановиться подробней.
Как устроен автомобильный глушитель?
Функциональная часть выхлопной системы — это банка глушителя. Если посмотреть, как выглядит глушитель в разрезе, то мы можем увидеть, что в ней есть камеры разной величины, которые соединяют перфорированные патрубки. Некоторые патрубки по диаметру больше, некоторые меньше, а сами камеры иногда располагаются под некоторым углом к главному направлению движения отработанных газов. Устроен глушитель машины таким образом, чтобы проходящая звуковая волна через эти камеры, патрубки и лабиринт разбивалась и дробилась, следовательно, снижала уровень энергии, который был у нее при выходе из коллектора.
Как работает глушитель авто с точки зрения движения звуковой волны?
Тут по пунктам:
- перфорированная труба в глушителе – она позволяет рассеять через перфорацию звуковую волну;
- камеры разной величины – в камерах происходит отражение и пере отражение звуковой волны, при этом каждый раз происходит ее гашение, т.е. уменьшение энергии;
- углы в камерах глушителя, а также препятствия – такие элементы дают возможность разделить звуковой поток, с целью его дальнейшего погашения;
- зауженные (конусоподобные) элементы — иногда и из них состоит глушитель автомобиля. Здесь звуковая волна теряет свои характеристики и частично компенсируется;
- звукопоглощающий материал – любой термостойкий долговечный пористый материал, который гасит звук и играет роль поглотителя волны.
Любым из указанных способов глушитель у машины заглушает звук. Точнее сказать их комбинации и сочетания позволяют довести уровень шума от работы двигателя до приемлемой величины, приятной для человеческого слуха.
Глушитель автомобильный дает побочный эффект
Мы рассмотрели, как устроен глушитель автомобиля с точки зрения гашения звуковой волны. Однако по этой же самой системе движутся и отработанные газы. Все эти камеры, системы отражения и пере отражения, и другие элементы, из чего состоит глушитель, являются естественным препятствием движению выхлопных газов. То, что работает прекрасно для уменьшения шума от авто, сейчас создает проблему удаления выхлопных газов. В выхлопе создается сопротивление, которое начинает действовать на основной поток отработанных газов, препятствуя ему. В результате возникает обратный поток выхлопных газов, который носит название противоток.
В результате, такой противоток создает давление в выхлопной системе, препятствующее освобождению от отработанных газов камеры сгорания двигателя. Выпускной клапан не отрабатывает на 100%, что приводит к потере полезной мощности мотора.
Как делают глушители?
Перед производителями автомобиля, и выхлопной системы в частности, стоит задача, как должным образом уменьшить шум от работы двигателя, но при этом минимизировать противоток. И такая задача решается для каждой марки и модели автомобиля в отдельности. Все элементы внутреннего строения глушителя рассчитываются и применяются с учетом специфических технических параметров отдельно взятого авто. Расчет особенностей, а также какие технологии применяются для глушения звуковой волны, какой размер будет иметь глушитель для автомобиля, какая у него будет конфигурация, все это решают конструкторы автомобильного завода. При этом глушители, где производятся, особого значения не имеет. Так как конечная конструкция по готовым чертежам или образцу повторяется достаточно легко на любом, более или менее оснащенном производстве.
Как устроен глушитель?
Устройство глушителя, несмотря на кажущуюся проделываемую им большую работу в подавлении такого сильнейшего звука работы двигателя, на самом деле достаточно простое: внутри глушителя Вы найдёте обманчиво простой набор трубок с проделанными отверстиями в них. Эти трубки наряду со специальными камерами на самом деле устроены как тонко настроенный музыкальный инструмент, который на сегодняшний день не просто глушит работу двигателя, но и создаёт особый звук, приятный для слуха многих автолюбителей, особенно, в случае применения его на спортивных автомобилях.
Глушитель в разрезе
Таким образом, глушители предназначены для отражения звуковых волн, производимых двигателем таким образом, чтобы они (волны) частично подавляли сами себя. Глушители используют достаточно тонкую технологию, чтобы подавить этот шум. Так как же устроен глушитель? Давайте разберёмся в этом! Но для начала мы должны узнать немного больше о физике звука.
Расположение глушителя в автомобиле относительно всей выхлопной системы
О звуке
Звуковые волны формируются из импульсов переменного высокого и низкого давления воздуха в цилиндрах двигателя. Эти импульсы делают свой путь по воздуху со скоростью звука. Данные импульсы создаются в двигателе в то время, когда открывается выпускной клапан, и взорванная смесь топлива и воздуха под высоким давлением вдруг выходит в систему выпуска отработавших газов. Молекулы в этом газе сталкиваются с молекулами в трубе, находящимися под более низким давлением. Они, в свою очередь, сталкиваются с молекулами далее вниз по трубе, в результате чего и создаётся такой звук. Таким образом, звуковая волна пробивается вниз по выхлопной системе (а, точнее, спереди назад) гораздо быстрее, чем из неё выходят выхлопные газы.
Когда эти импульсы давления достигают Вашего уха, то они воздействуют на барабанную перепонку, заставляя её вибрировать. А Ваш мозг интерпретирует это движение перепонки как звук. Две основные характеристики волны определяют, как мы воспринимаем такой звук:
- Частота звуковой волны — более высокая частота волны просто означает, что давление воздуха колеблется быстрее. Чем быстрее работает двигатель, тем более высокий тон мы слышим (давайте вспомним жужжание болидов Формулы-1 или проезжающих на высокой скорости спортивных мотоциклов). Более медленные колебания звучат более низким тоном (наиболее характерный звук создают дизельные двигатели, двигатели мотоциклов Harley Davidson на холостых или невысоких оборотах).
- Уровень давления воздуха — амплитуда волны определяет, насколько громким будет звук. Звуковые волны с большими амплитудами перемещения наших барабанных перепонок имеют большее давление, и мы регистрируем это ощущение как больший объём шума.
Но оказывается, что можно совместить две или более звуковые волны вместе и получить (!)меньший звук. Давайте рассмотрим, как это работает, на примере устройства глушителя!
Главной особенностью нашего восприятия звуковых волн является то, что результирующий шум в нашем ухе является фактически суммой всех звуковых волн, которые достигают барабанной перепонки в одну единицу времени. Если Вы, к примеру, слушаете какую-либо из песен Металлики, то Вы можете слышать одновременно игру на барабанной установке и на трёх гитарах в виде единой сочетающейся музыки, но если прислушаться к любой такой песне, то можно услышать несколько различных источников звука (кроме разве что отличить игру на барабанах и бас-гитаре) — волны звукового давления, достигая барабанной перепонки, складываются вместе, так что Ваша барабанная перепонка только чувствует одно давление в любой конкретный момент времени.
А теперь практическая часть устройства глушителя по части подавления звука: дело в том, что можно производить звуковую волну, которая прямо противоположна другой одинаковой ей волне, и именно это является основой для шумоподавления — две одинаковые волны попросту либо глушат друг друга, либо образуют волну с вдвое бóльшей амплитудой. Взгляните на анимацию ниже. Волна, надвигающаяся сверху и волна посередине являются чистыми одинаковыми тонами. Если эти две волны находятся в унисоне — то есть если они накладываются друг на друга с той же частотой, тогда они образуют одну волну, но с вдвое большей амплитудой. В науке это называется конструктивной интерференцией. Но, если они накладываются друг на друга в противоположных фазах, когда низшая точка амплитуды первой волны в один момент времени совпадает с высшей точкой амплитуды второй волны, то тогда они попросту подавляют друг друга вплоть до нулевого звука. И это уже называется деструктивной интерференцией. В то время когда первая волна достигает своего максимального давления, вторая волна достигает своего минимума. Если бы обе эти волны ударили барабанную перепонку в одно и то же время, то Вы бы не услышали ничего, потому что эти две волны всегда гасят друг друга.
Как устроен глушитель изнутри?
Глушитель по своей сути представляет собой набор трубок. Эти трубки предназначены для создания отражения звуковых волн, которые мешают друг другу и в конечно итоге уравновешивают друг друга.
Выхлопные газы и звуковые волны вместе с ними (хотя, как мы уже знаем, гораздо раньше) попадают в глушитель через центральную выхлопную трубу. Они отскакивают в заднюю стенку глушителя и отражаются через отверстие в основной части глушителя. Затем они проходят через ряд отверстий в другую камеру, где они снова гасятся и выходят через последнюю трубку, покидая глушитель.
Вторая камера называется резонатором, который соединён с первой камерой через отверстие. Резонатор содержит определённый объём воздуха и имеет определенную длину, которая с педантичной точностью вычисляется для получения такой длины волны, которая сможет компенсировать определённую частоту звука. Как же это происходит? Давайте окинем глушитель более пристальным взглядом…
Резонатор
Когда волна попадает в глушитель, часть её продолжает идти во вторую камеру через отверстие, а другая часть — отражается. Волна распространяется во второй камере, попадает в заднюю стенку глушителя, отражаясь от неё и снова выходит через это же отверстие. Длина этой второй камеры рассчитывается так, что эта волна покидает резонатор только после того, как следующая волна отразится от внешней стороны второй камеры (внутренней стороны первой камеры). В идеале часть звуковой волны высокого давления, которая вышла из второй камеры, будет гаситься частью волны низкого давления, которая отразилась от внешней стороны стенки второй камеры, и именно эти две волны будут уравновешивать друг друга.
Анимация ниже показывает, как резонатор работает в упрощенном варианте глушителя:
На самом деле, звук, исходящий от двигателя, представляет собой смесь различных частот звука, а, так как многие из этих частот зависят от оборотов двигателя, звук почти никогда не включается в нужные диапазоны частот, чтобы глушить его идеально. Резонатор предназначен для работы в лучшем диапазоне частот, в котором двигатель делает больше всего шума, но даже если частота другая, он все равно будет производить значительную долю деструктивной интерференции.
Некоторые автомобили, особенно роскошные, где тихая работа является ключевой особенностью, есть ещё один компонент в выхлопе, который выглядит как глушитель, но называется резонатором. Это устройство работает как и резонатор камеры в глушителе — размеры рассчитываются так, чтобы глушённые волны производили затем определённый «красивый» звук на выходе, чтобы удивлять и восхищать окружающих и, собственно, людей в салоне таких машин.
Есть и другие особенности внутри глушителя, которые помогают ему снизить уровень звука по-разному. Тело глушителя обычно делается в три слоя: два тонких слоя металла и один более толстой, немного изолированный слой между ними. Это позволяет глушителю поглощать некоторые из импульсов давления. Кроме того, впускные и выпускные трубы, идущие в главную камеру, перфорированы отверстиями. Это позволяет тысячам импульсов крошечного давления гаситься в основной камере, «поедая» друг друга в какой-то степени в дополнение к поглощению в глушителе.
Недостатки глушителя и другие типы глушителей
Одним из важных недостатков глушителя является его противодействие давлению, которое оказывает на него двигатель — эта характеристика называется обратным давлением. Из-за всех извилин и дырок в глушителе выхлоп должен пройти немалый путь, чтобы в конечном счёте выйти в окружающую атмосферу. Глушители, описанные выше, производят достаточно высокое противодавление, что отнимает немного мощности двигателя, ведь открытый клапан цилиндра позволяет выходить сгоревшему топливу, а топливо это выходит за счёт взрыва в соседних цилиндрах, как мы помним из статьи о работе двигателя.
Есть и другие типы глушителей, которые могут уменьшить обратное давление. Один из таких типов, который иногда называют «стеклопакетом«, использует только поглощение, а не отражение, чтобы уменьшить звук. В таком глушителе выпускной патрубок напрямую соединён с впускной выхлопной трубой, которая перфорирована отверстиями. Вокруг этой трубы нанесён слой стеклянной изоляции, которая и поглощает часть импульсов давления. Изоляцию окружает стальной слой.
Устройство глушителя-«стеклопакета»
Такие глушители тоже имеют существенный недостаток: они производят гораздо меньше обратного давления, тем самым лишь незначительно «съедая» мощность авто, но они не снижают уровень звука настолько де хорошо, насколько обычные глушители.