Резонатор выхлопа автомобилей: особенности конструкции и частые неисправности

Где нужен двухтактный мотор

Устройство 2-тактного мотора более простое по сравнению с 4-тактным аналогом, благодаря чему их применяют в тех отраслях, где вес и объемы имеют большее значение, чем расход топлива и другие параметры.

Так, подобные моторы устанавливаются на легких колесных газонокосилках и ручных триммерах для садоводов. В руках держать тяжелый мотор очень затрудняет работу в саду. Эта же концепция прослеживается при изготовлении бензопил.

От веса водного и авиатранспорта также зависит его эффективность, поэтому производители идут на компромисс с большим расходом топлива ради создания более легких конструкций.

Однако 2-таткники используются не только в сельскохозяйственной и некоторых разновидностях авиатехники. В авто/мотто спорте вес играет не меньшее значение, чем в планерах или газонокосилках. Чтобы болид или мотоцикл развивал большую скорость, конструкторы, создавая такой транспорт, используют облегченные материалы. Подробно о том, из каких материалов изготавливаются кузова автомобилей, рассказывается здесь. По этой причине данные двигатели имеют преимущество перед тяжелыми и сложными в техническом плане 4-тактных аналогов.

Вот небольшой пример эффективности двухтактной модификации двс в спорте. Начиная с 1992-го года, на мотогогонках MottoGP в некоторых мотоциклах использовался японский V-образный двухтактный мотор с 4-мя цилиндрами Honda NSR500. При объеме в 0.5 литра этот агрегат развивал 200 лошадиных сил, а коленчатый вал раскручивался до 14 тысяч оборотов в минуту.

Крутящий момент в 106 Нм. достигался уже на 11.5 тысячах. Пиковую скорость, которую был способен развить такой малыш, составляла более 320 километров в час (в зависимости от веса мотоциклиста). Вес самого двигателя составлял всего 45кг. На один килограмм веса транспорта приходится почти полторы лошадиные силы. Большинство спорткаров позавидует такому соотношению мощности и веса.

Как происходит замена?

Первый вопрос, возникающий у автолюбителей, – зачем вообще устанавливать пламегаситель, если на место катализатора можно попросту врезать кусок железной трубы. Многие владельцы отечественных автомобилей так и поступают. Почему подобный подход неприемлем:

Благодаря особенностям конструкции нейтрализатор частично поглощает звук. Если его заменить трубой, то громкость выхлопа машины заметно возрастет.
На различных марках авто встречаются катализаторы магистрального и коллекторного типа. Если вместо первых можно ставить прямой участок с фланцами, то вторые нужно переделывать – разрезать бачок, варить трубу и так далее. Проще сходу вмонтировать туда готовую «шайбу» пламегасителя, имеющуюся в продаже.

Особенности работы и виды глушителей

В современных автомобилях используются два вида глушителей: резонансные и прямоточные. Оба могут устанавливаться в комплексе с резонатором (предварительным глушителем). В некоторых случаях прямоточная конструкция может заменять передний глушитель.

https://youtube.com/watch?v=YMdaf4ojr8o

Устройство резонатора

Конструктивно резонатор глушителя, который также называют пламегасителем, представляет собой перфорированную трубу, находящуюся в герметичном корпусе, разделенном на несколько камер. Он состоит из следующих элементов:

корпус (имеет цилиндрическую форму);
теплоизоляционная прослойка (выхлопные газы имеют очень высокую температуру);
глухая перегородка (для поворота потока газов);
перфорированная труба;
дроссель (позволяет изменять сечение потока отработавших газов).

Конструкция резонансного глушителя

В отличие от предварительного, главный резонансный глушитель устроен сложнее. Он состоит из нескольких перфорированных труб, установленных в общем корпусе, которые разделены перегородками и находятся на разных осях (см. рис. Глушитель в разрезе):

передняя труба с перфорацией;
задняя труба с перфорацией;
впускная труба;
передняя перегородка;
средняя перегородка;
задняя перегородка;
выпускная труба;
корпус (овального сечения).

Таким образом, резонансный глушитель использует все виды преобразования звуковых волн различных частот.

Особенности прямоточного глушителя

Основным недостатком резонансного глушителя является эффект создания противодавления, который возникает в результате перенаправления потока отработавших газов (при его столкновении с перегородками). В связи с этим многие автомобилисты выполняют тюнинг системы выхлопа, устанавливая прямоточный глушитель.

Прямоточный глушитель

Конструктивно прямоточный глушитель состоит из следующих элементов:

герметичный корпус;
выпускная и впускная труба;
труба с перфорацией;
шумоизоляционный материал — чаще всего используется стекловолокно, которое отличается устойчивостью к высоким температурам и хорошими звукопоглощающими свойствами.

На практике глушитель-прямоток имеет следующий принцип работы: через все камеры проходит одна перфорированная труба. Таким образом, гашение шума путем изменения направления и сечения потока газов отсутствует, а подавление шумов реализуется исключительно благодаря интерференции и поглощению.

За счет беспрепятственного прохождения выхлопа через прямоточный глушитель возникающее противодавление очень мало. Однако на практике большого прироста мощности это не обеспечивает (от 3% до 7%). С другой стороны, у автомобиля появляется характерное для спортивных автомобилей звучание, поскольку присутствующие в нем шумопоглощающие технологии устраняют только высокие частоты.

От того, как работает глушитель, зависит комфорт водителя, пассажиров и пешеходов. Так при длительной эксплуатации повышенный шум может причинять серьезные неудобства. На сегодняшний день установка в конструкции прямоточного глушителя для автомобиля, перемещающегося в городской черте, является административным нарушением, которое грозит штрафами и предписанием о демонтаже устройства. Связано это с превышением норм шума, заданных стандартами.

Работа двигателя на автотранспортных средствах, если говорить про ДВС, сопряжена с выработкой достаточно сильного шума. Но этот шумовой эффект водитель, его пассажиры, а также люди на улице практически не слышат.

Так было далеко не всегда. Первые машины, работающие на двигателях внутреннего сгорания, были очень шумными, создавали много дыма, а потому это становилось настоящей проблемой. Но решение через некоторое время придумали.

Каждый современный автомобиль обязательно оснащается глушителем. Уже из названия становится очевидно, что главной функцией глушителей является гашение и подавление шумов и звуков, возникающих от работающего мотора.

Система выхлопа устроена достаточно сложно, несмотря на кажущуюся простоту выполняемых функций. В её состав входит несколько элементов, одним из которых выступает резонатор. Относительно него у автолюбителей возникают вопросы. Их интересует, что это такое, зачем устанавливается и какие задачи выполняет в работе системы выхлопа и всего автомобиля.

Где находится катализатор?

Так как для его работы необходима высокая температура, подобные элементы всегда устанавливают сразу после выпускного коллектора или же встраивают в сам коллектор автомобиля.

Катализатор, встроенный в выпускной коллектор

Катализаторы оборудуются «лямбда-зондами» (работают по принципу анализа содержания кислорода), которые анализируют его работу и сообщают бортовому компьютеру в случае нарушений в его работе.

Рассмотрим устройство катализатора. Данный узел состоит из стального корпуса с теплозащитными экранами. Внутри находится сам платиновый каталитический нейтрализатор, который выполнен в форме секций со множеством отверстий. С целью увеличения площади контакта с выхлопными газами отверстия имеют форму «сот» различного сечения (наподобие пчелиных). На внутренние поверхности сот нанесено действующие химические вещество, в состав которого входят драгоценные металлы, в основном платиновой группы, а также родий, палладий. Вследствие химической реакции, после прохождения через «соты», вредные для окружающей среды токсичные газы перерабатываются в относительно нетоксичные.

Схема устройства катализатора

Подобные реакции протекают при условии высоких температур. Выхлопные газы двигателя попадают в выпускной коллектор при температуре примерно в 500-1000 С. Эффективная работа катализатора возможна при температуре более 300 С.

Прямоток на обычном автомобиле

Стоит отметить, что повышение мощности в должной мере от использования прямоточного глушителя происходит только в случае, если двигатель тоже тюнинговался, хотя бы частично. То есть, переработка системы отвода выхлопных газов является лишь дополнением. Установка же прямотока на авто со стоковым мотором (не имеющим каких-либо переработок направленных на повышение эксплуатационных показателей), особого влияния на мощность не окажет, оно если и будет, то незначительное. А вот звучание поменяется, чего и волне достаточно для многих автолюбителей.

Стоит отметить, что подходить к переделке системы выхлопа и установке прямотока следует очень серьезно. Если проигнорировать некоторые моменты, то на выходе получается сильно ревущий даже на холостом ходу автомобиль. Мало того, что это может доставлять неприятные ощущения всем вокруг, на такой машине даже кратковременные поездки будет совершать некомфортабельно из-за рева, не говоря уже о дальней дороге.

Но если все сделать правильно, но результатом установки прямотока будет приятный басовитый рокот из выхлопной трубы, который не будет мешать другим и надоедать в поездках.

Из «стиралки» в глушитель

Чтобы сделать глушитель из стиральных бачков, вам потребуется:

стиральные бачки (нержавейка);
болгарка;
сверло;
сварочный аппарат.

Теперь приступайте к следующим действиям:

Разрежьте бачок стиральной машины.

Части разрезанного бачка от стиральной машины
Получившийся фрагмент листа согните по форме старого глушителя, сварите швы.
Сделайте то же самое и для второй половины.

Первая половина будущего глушителя
Из нержавейки сделайте 2 перфорированных трубы нужного диаметра и размера, отверстия просверлите вручную или возьмите уже готовый металл (бачок от иностранной стиральной машины).

Вид самодельной перфорированной трубы
Вырежьте стенки и перегородки глушителя нужного размера.

Пример того, какой формы нужно вырезать стенки для самодельного глушителя
Приварите все друг к другу по краям.

Вид соединенных вместе деталей (перфорированна труба, бачок и стенка)
Вставьте первую перегородку, заранее соединённую со второй перфорированной трубой, и приварите так, чтобы стенка находилась не на конце первой половины бочки, а немного глубже; при желании можно сделать отверстия и на перегородке.

Вид соединенных вместе деталей (перфорированна труба, бачок и перегородка)
Сварите вместе первую и вторую части.

Соединить части и сварить
Приварите вторую перегородку ко второй перфорированной трубе и сварите эту конструкцию со второй половиной глушителя.
Покрасьте термостойкой краской (по желанию).
Оцените свою работу.

Собранный из стиральной машины глушитель
В конце приварите новый глушитель к выхлопной трубе.

Насадка на выхлоп своими руками

Если вы хотите сделать насадку на выхлопную трубу в домашних условиях, то вам понадобятся:

фрагмент нержавеющей стали подходящего размера толщиной около 1 мм;
картон;
угловая шлифмашина с отрезным диском или электролобзик с полотном для резки металла;
электродрель;
комплект автомобильных инструментов;
шкурка и материалы для полировки.

Существует множество разнообразных вариантов изготовления насадки, она может быть разной формы и из разного материала, но принцип конструирования один и тот же, а именно:

Из картона вырезается необходимая форма для будущей насадки, с учётом крепления к трубе.
Конструируется картонный шаблон.
По шаблону вырезается корпус будущей насадки из части листа нержавеющего металла.
Заготовка сгибается и соединяется стык.
Насадка зачищается и полируется до блеска.

Закрепите изделие так, чтобы оно сидело плотно, но легко снималось. Это сделать нужно для того, чтобы потом была возможность очищать корпус от грязи.

Пример самодельной насадки

Глушитель — это незаменимая часть автомобиля. Благодаря ему мы с комфортом водим машины, а его неисправная работа подвергает жизни людей опасности. Не забывайте следить за выхлопной системой авто, и она прослужит вам долгую и верную службу.

Использование пламегасителя при тюнинге

При установке тюнинговой системы выпуска прямоточного типа требования к звучанию несколько другие: нужен породистый, громкий звук с преобладанием низких частот. Поэтому используемый для тюнинга прямоточный пламегаситель может быть более простым по конструкции. Он должен быть надёжным, иметь двухслойный корпус и соответствующее мощности мотора проходное сечение.

Катализаторы слишком сильно сдавливают выхлопы. При прохождении выхлопных газов через катализаторы, происходит сильное понижение пропускных возможностей трассы. Пламегасители избавлены от такого недостатка и позволяют нормализовать среднее давление газов.

Также немаловажен внешний вид пламегасителя. Возможность использовать различные цвета и виды красок позволяет подогнать дизайн пламегасителя под стиль автомашины.

К огромному сожалению, даже известные бренды в своем большинстве не имеют в наличии прямоточных резонаторов с двухслойным корпусом, так как на Западе контроль за чистотой выхлопа газов значительно строже. Поэтому там пользуются популярностью катализаторы на металлической основе с низким сопротивлением. Приемлемым у них считается оставить за настроенным коллектором стандартный катализатор. Отсутствие интереса к деталям, которые могут быть использованы взамен катализатора, считается главной причиной того, что западные производители не выпускают никаких деталей такого плана.

Устройство глушителя

Автомобильный глушитель предназначен для выполнения следующих главных функций:

Существенно снижает уровень шума отработавших газов.
Преобразовывает энергию отработавших газов, снижает их скорость, пульсацию и температуру.

Отработавшие газы, которые покидают цилиндры мотора, имеют немалое давление. Когда отработавшие газы перемещаются по выпускной системе, производятся звуковые волны, которые распространяются быстрее газов.

Энергия звуковых колебаний при помощи глушителя преобразуется в тепловую энергию, что снижает уровень шума до необходимого показателя. Однако использование глушителя создает противодавление в выпускной системе, которое производит к небольшому снижению мощности мотора.

В глушителе применяется ряд технологий по снижению уровня шума:

Поглощение слуховых волн.
Интерференция звуковых волн.
Перемена направления потока.
Расширение потока.

Как правило, данные технологии применяют в глушителях комплексно, что бы достигнуть максимального эффекта.

В современных транспортных средствах могут устанавливать аж до пяти глушителей, хотя в основном их два. Ближайший к мотору глушитель называют передним, предварительным глушителем или резонатором. Далее следует задний или основной глушитель. Для каждой определенной марки транспортного средства и модели мотора применяют свой набор глушителей.

Резонатор предварительно снижает уровень шума и уравновешивает пульсации потока отработавших газов. Основной глушитель служит для окончательного шумоподавления.

Виды

Резонаторы или дополнительные глушители классифицируют в зависимости от того, на двигателях какого типа они используются.

Потому различаются 2 основных вида устройств.

Предназначенные для установки на двухтактные двигатели. Если транспортное средство оснащается подобным мотором, что в наше время встречается не так часто, то резонатор становится обязательным элементом компоновки выхлопной системы. Если резонатор будет отсутствовать, это моментально приведёт к увеличению количества потребляемого топлива. Изменится работа мотора в худшую сторону, снизится скорость и мощность. Это обусловлено тем, что удаляться будет не только отработанный выхлопной газ, но также и не до конца сгоревшее топливо. Отсюда падение скорости параллельно с увеличением расхода топлива.
Резонаторы, устанавливаемые на четырёхтактные силовые установки. В случае с такими двигателями резонатор может сыграть не на пользу автомобилю, а создать определённые дополнительные проблемы. Демонтаж позволяет увеличивать уровень мощности двигателя примерно на 15%. Опытные автомобилисты считают, что на четырёхтактных моторах резонатор только мешает нормальной работе двигателя. Да, если его убрать, мощность действительно повысится. Но одновременно ухудшится экологичность транспортного средства, выхлоп начнёт загрязнять окружающую среду. Потому на 4-тактных моторах всё равно стоят резонаторы, позволяющие достичь требуемых экологических норм.

Есть ещё одна дополнительная классификация, которая различает резонаторы по их конструктивным особенностям.

На некоторые автомобили устанавливаются стандартные элементы моноблочного типа. Но постепенно практически все переходят на комбинированные устройства.

Второй тип резонаторов состоит из двух основных частей. Это классическая конструкция с трубой и перегородками, а также камера, заполненная специальными материалами, обладающими свойствами шумопоглощения. Зачастую в конструкциях используют материалы на основе базальтового волокна.

Комбинированные устройства являются более эффективными, современными и полезными в работе автомобильных двигателей и выхлопных систем. Потому на большинстве автотранспортных средств встречаются именно такие типы резонаторов.

Малые глушители или резонаторы глушителя разделяют по их размерам. Различают следующие подкатегории:

короткие;
средние;
длинные.

Ещё иногда классифицируют резонаторы в зависимости от их объёма. Это полезный способ классификации, поскольку во многом именно от объёма зависит, насколько эффективным окажется резонатор в конструкции автомобильной выхлопной системы. Если будет наблюдаться дефицит объёма в резонаторе, то в момент резкого нажатия водителем на педаль газа уровень шума окажется крайне высоким. Кому-то этот звук нравится, а потому специально устанавливаются резонаторы. Но из соображений безопасности системы выхлопа, а также из уважения к окружающим людям, лучше устанавливать устройств с достаточным рабочим объёмом.

Резонаторы или малые глушители изготавливаются из различных материалов. Наиболее бюджетные конструкции создают на основе алюминированной стали. Хотя в действительности это самая простая сталь, поверх которой наносится небольшой слой алюминия. Выглядят, как полноценно алюминиевые, но по факту не способны выдерживать значительные нагрузки. Требуют более частой замены. Слой алюминия только временно предотвращает образование коррозии на устройстве.

Резонатор глушителя автомобиля

Если автомобилист хочет получить действительно качественный, долговечный и эффективный резонатор, когда стандартный заводской элемент не устраивает или износился, оптимально выбирать конструкции на основе нержавеющей стали с двойным корпусом.

Выхлопная система постоянно подвергается сильным нагрузкам в виде высокой температуры. В результате периодически происходят сбои в нормальной работе всего автомобиля. Чтобы поломка резонатора или иного компонента не стала неожиданностью для автовладельца, настоятельно рекомендуется проводить профилактическую проверку и диагностику работоспособности узла. Заметив первичные признаки неисправностей, можно своевременно принять меры, провести ремонтно-восстановительные работы или просто полностью заменить вышедший из строя резонатор.

Виды автомобильных резонаторов

При выборе резонатора выхлопной системы необходимо знать, какие они бывают, и из каких материалов производятся. В настоящее время популярны автомобильные резонаторы, выполненные из алюминированной стали и нержавейки. Первые отличаются невысокой ценой, однако непродолжительным сроком службы. Их корпус выполнен из нетолстой стали, сверху покрытой алюминием для предотвращения коррозии. Однако такой антикоррозионный состав не отличается долговечностью. Поэтому не рекомендуем вам покупать выхлопной резонатор из алюминированной стали. Лучше купить автомобильный резонатор, выполненный из нержавейки. Этот материал обладает более гладкой поверхностью (то есть, создает минимум завихрений в системе), а также более устойчив при работе в условиях экстремальных температур.

Резонатор своими руками

Дорогие авто и самодельные резонаторы на них — понятия малосовместимые. Для таких авто заказывают, как правило, оригинальные детали от производителя. Но на большинстве самых массовых авто это не самая сложная деталь. Имея доступ к необходимому металлообрабатывающему и сварочному оборудованию, её вполне можно изготовить собственными силами. Но для корректной работы ДВС дубликат должен точно имитировать оригинал. Каждый резонатор рассчитывается для работы в паре с определенным глушителем. Изменение конструктивных параметров любого изделия из этой пары может привести к самым непредсказуемым изменениям в работе ДВС. Он может либо задыхаться, либо работать слишком громко.

К тому же нельзя сделать резонатор из обычной жести. Он быстро выйдет из строя.

Чаще всего резонаторы не делают полностью своими силами, а подгоняют от других моделей по размерам и креплениям. Иногда это оправданно. Например, если резонатор вышел из строя у почти раритетного импортного микроавтобуса. Запчастей нет. Такая машина без лишних претензий. На неё можно подогнать доступный передний глушитель, например, от «Газели».

Вполне доступен локальный ремонт своими силами прогоревшей внешней оболочки. Задача простая — залатать дыру. Последовательность такого ремонта:

Применяется специальная термостойкая мастика с отвердителем. Участок с поврежденной поверхностью зачищают наждаком и обезжиривают, согласно инструкции по применению мастики.
Наносят термостойкую мастику, разведенную с отвердителем, также согласно инструкции по её применению.
На поврежденное место накладывают пластину из металла, который можно без труда изогнуть по форме резонатора.
Пластина крепится с помощью саморезов по металлу (наконечник-сверло) или по просверленным отверстиям сверлом меньшего, чем саморезы, диаметра.
Двигатель заводят после полного застывания мастики, согласно сроку, указанному в инструкции.

Но чаще всего такие заплатки ставят при помощи сварки.

Использование обеих способов возможно, только когда повреждение локально, а весь корпус остается крепким.

То есть тогда, когда есть к чему крепить заплату. Поэтому, прежде чем принять решение о таком ремонте, надо прощупать прочность всего корпуса острым металлическим предметом. Полностью пришедший в негодность резонатор проткнется во многих местах.

Какие резонаторы популярнее — Ижорский глушитель или CBD?

В августе 2020 года на PartReview резонаторы CBD в целом оказались популярнее чем Ижорский глушитель.

По соотношению голосов резонаторы CBD превзошли Ижорский глушитель:

У Ижорский глушитель соотношение положительных голосов (18) к отрицательным (24) составило -6 голосов.
У CBD соотношение позитивных голосов (42) к негативным (9) составило 33 голоса.

По количеству отзывов резонаторы CBD превзошли Ижорский глушитель:

На резонаторы Ижорский глушитель написано 14 отзывов: 6 положительных, 0 нейтральных, 8 отрицательных.
На резонаторы CBD написано 17 отзывов: 14 положительных, 0 нейтральных, 3 отрицательных.

Механические резонаторы

Механические резонаторы можно разделить на две условные группы:

Резонатор накопительного действия.
Резонатор мгновенного действия.

Резонатор накопительного действия

Отличительной чертой такого резонатора является накопление энергии внешнего воздействия за счет уменьшения частоты собственных колебаний. С математической точки зрения любой резонатор, частота колебаний которого строго больше частоты колебаний возмущающей силы, является накопительным. Классическим примером являются качели. Усиление выходной мощности происходит за счет сложения мощностей нескольких колебаний возмущающей силы.

Резонатор мгновенного действия

Под «мгновенным действием» подразумевается совершение одного периода колебания резонатора за время, не большее периода колебания возмущающей силы. Примером такого резонатора может служить резонатор Гельмгольца. Усиление в таких резонаторах может происходить за счет:

смещения по времени мощности резонансной частоты на входе, то есть, плавно меняясь на входе резонатора, мощность может увеличиться на выходе за счет уменьшения длительности сигнала;
поглощения энергии других (не резонансных) частот. Этот эффект используется певцами при практике резонансного пения;
поглощения теплового движения окружающего пространства.

Резонаторы мгновенного действия могут иметь коэффициент усиления до 45 дБ (10 000 раз).