Юный техник 1976-02, страница 63
Экспертный Совет отметил авторским свидетельством преро-жение В. ФЕДОРОВА из Уральской области и Почетными грамотами микроизобретения И. КОРНЕЙЧУКА, С. БУХАНЦЕВА, В. ПОЗДНЯКОВА, А. БЛОЩИЦЫНА, Л. УШАНОВА и П. ГЛАДЫШ ЕВА
Почему гоночный мотоцикл «стреляет» как ружье, заряженное сухим порохом? Газовые сгустки вылетают из двигателя под давлением и с высокой скоростью. Особенно хорошо это видно на левой части осциллограммы, где, как на кардиограмме, видны периодические изменения давления, сопровождаемые прерывистыми акустическими шумами. Основная задача специалистов по снижению шума — сгладить эти пики.
Но нельзя, чтобы бензин в цилиндре горел словно подмоченный порох. Автомобиль не тронется с места. Очевидно, чтобы умернть треск, надо снизить скорость выбрасываемых газов. Вот эту задачу и выполняет глушитель.
Перед нами наиболее распространенный автомобильный глушитель. Разберем его. Видите, это полый цилиндр. Внутри — перегородки с отверстиями. Газы из выпускной трубы попадают сначала в одну полость, потом в другую. По пути они многократно расширяются, температура и скорость их падают. На выходе слышен глухой, негромкий звук.
У такого глушителя ряд недостатков. Недавно акустики замерили уровень шума работающего мотора и вот какой интересный вьшод сделали. Шумы двигающегося автомобиля можно разбить на две группы: одни производит двигатель, другие образуются вследствие шуршания шин, трения воздуха о кабину. Так вот,
на скоростях до 60 км/ч собственные шумы автомобиля сильнее шумов двигателя. А уж как только стрелка спидометра перешла зту границу, то больше дает знать о себе работающий мотор.
Отложение на внутренних стенках сажи из выхлопного газа — другая неприятность. Слой копоти постепенно нарастает до таких размеров, что двигатель начинает «чихать». В таких случаях глушитель снимают и тщательно прочищают.
Теперь посмотрим на глушитель, предложенный Валерием. В жестком чехле размещены несколько последовательно соединенных между собой эластичных камер. Мне кажется, что здесь преимуществ нет никаких. Последовательно переходя из одной камеры в другую, газовый сгусток будет расходовать свою энергию на расширение стенок и на пульсирование ‘промежутков. На той же осциллограмме правая часть кривой показывает работу глушителя. Видите? Острые пики постепенно сглаживаются. Значит, и звук становится тише.
А вот другая особенность оказалась более существенной. Я имею в виду пластичность стенок камер. К постоянно деформирующей поверхности частицы сажи не налипнут. Значит, на стенках не будет появляться слой копоти, двигатель не будет «чихать».
Источник статьи: http://zhurnalko.net/=sam/junyj-tehnik/1976-02—num63
Как сделать простой и эффективный глушитель для любого транспортного средства
На глушитель изнутри действуют раскаленные газы, а снаружи – неблагоприятные атмосферные факторы (дождь, снег, низкая температура). Из-за этого он часто выгорает и даже прогорает, и перестает выполнять одну из своих основных функций: снижать шум, издаваемый выхлопными газами от работающего двигателя. При наличии некоторых навыков слесарного дела и простых материалов глушитель можно сделать самому, и он будет работать не хуже заводского.
Понадобится
Процесс изготовления самодельного глушителя для транспортного средства
Наносим на трубу из жаропрочной нержавеющей стали равномерную поперечную и продольную разметку, отступив от одного края на один шаг и, оставив с другого конца расчетную длину.
В шахматном порядке в поперечном направлении выполняем с помощью болгарки сквозные прорези по всем образующим и длине разметки на жаропрочной стальной трубе.
С помощью зубила и молотка прогибаем перед каждой прорезью на трубе металл на максимально возможную глубину без общей деформации поперечника и в результате получаем равномерно перфорированную трубу в продольном и поперечном направлениях.
Из металла вырезаем кольца.
К короткому концу перфорированной трубы надежно привариваем плавно изогнутое под 90 градусов трубное колено из нержавеющей стали.
Пластом стекловаты, которая выдерживает даже пламя газо-ацетиленовой горелки, внахлест плотно обматываем перфорированную трубу и поверх нее надеваем круглую стальную трубу из нержавейки. Стекловата должна полностью плотно и равномерно заполнять кольцевое пространство между двумя трубами, расположенными концентрично.
К торцам труб с двух сторон герметично привариваем соответствующие по размеру кольца из оцинкованной стали.
Для защиты от неблагоприятных атмосферных факторов и «товарного» вида окрашиваем снаружи наш самодельный глушитель высокотемпературной краской.
Сравниваем глушитель-самоделку с прямой трубой на одном и том же двигателе и на одних и тех же режимах работы двигателя. Явственно слышно, что звук работающего мотора с самодельным глушителем тише, чем с прямой трубой.
Смотрите видео
В видео вы можете наглядно и на слух оценить работу глушителя.
Источник статьи: http://sdelaysam-svoimirukami.ru/8026-kak-sdelat-prostoj-i-jeffektivnyj-glushitel-dlja-ljubogo-transportnogo-sredstva.html
Про устройство и эксплуатацию автомобиля
Автомобильный глушитель конструкции в федорова. Как работает глушитель для оружия? Глушитель в автомобиле устройство и назначение
При работе любого двигателя происходит сгорание топлива и выделение газов, являющихся продуктами его сгорания. Для отвода выхлопных газов от двигателя за пределы кузова автомобиля используют систему труб и специальных емкостей, которые в целом и составляют глушитель.
Глушитель, это слишком общее название для системы отвода выхлопных газов. Система состоит из следующих элементов:
Выпускной коллектор
Приемная труба
Катализатор дожига выхлопных газов
Резонатор
Глушитель
Каждому из этих элементов отводится своя роль и в целом они выполняют работу по нейтрализации вредных выбросов и гашения шума отработавших газов.
Всем видимо не раз приходилось на практике сталкиваться с ситуацией, когда прогорает какой – либо из элементов системы выпуска. Это невозможно не услышать, так как резко меняется тихий звук работы мотора на неприятное «рычание».
Чем больше прогорает глушитель, тем громче звук выхлопа. Если же вообще убрать глушитель, то звук вашего мотора способен разбудить всех жителей окрестных домов. Это связано с тем, что сгоревшие газы под большим давлением вырываются наружу и создают звуковые колебания воздуха в несколько сотен децибел.
Задача глушителя помимо снижения звука выхлопа,еще и не создать значительного сопротивления выходу выхлопных газов,иначе это отразится на продувке и наполнении цилиндров, а стало быть неполному сгоранию и потере мощности.
Каким же образом звуковые волны гасятся в глушителе?
Слышимый нами шум, это акустические волны, несущие в себе энергию. Задача глушителя заключается в том, чтобы энергию колебаний воздуха перевести в тепловую энергию.
Для того, чтобы провести это преобразование энергии существует несколько типов устройства глушителей автомобиля , которые можно поделить на четыре группы: ограничители, резонаторы, отражатели и поглотители.
Один из простейших преобразователей энергии колебаний. В корпусе глушителя входящая труба заметно сужается, создавая акустическое сопротивление, а сразу за сужением большой объем емкости корпуса глушителя. Продавливаясь через сопротивление на сужении трубы, звуковые колебания на выходе сглаживаются объемом. Энергия начинает рассеиваться в в дросселе, нагревая газ. Получается, что чем меньше отверстие (дроссель) тем больше сопротивление, а стало быть более эффективное сглаживание. Однако это создает серьезное сопротивление потоку и как глушитель, это неподходящий вариант. Хотя как предварительный глушитель – весьма распространенная конструкция.
В глушителях резонаторного типа применяют замкнутые пространства, расположенные рядом с трубой и соединенные с ней несколькими рядами отверстий. Зачастую в одном корпусе выполняется два разных по объему отделения, разделяемых глухой переборкой.
Получается, что каждое из отверстий в глухой полости представляет собой резонатор, который возбуждает колебания собственной частоты. Резонансная частота резко гасится благодаря изменению условий ее распространения вследствие трения частиц выхлопного газа в отверстии. Подобные устройства глушителя автомобиля эффективно гасят низкие частоты и применяются в основном как предварительные, стоящие первыми в системе выпуска. Они не оказывают сопротивление потоку в большой степени,та к как не уменьшаю сечение.
В корпусе глушителя помещается несколько пар акустических зеркал, от которых отражаются звуковые волны. Если сделать своеобразный лабиринт из подобных зеркал, то в итоге рассеется вся энергия звуковых колебаний и на выходе будет лишь чуть слышимый звук.
Подобным образом устроен пистолетный глушитель. Это уже более совершенная конструкция глушителя, хотя она и создает определенное сопротивление выхлопным газам. В основном нашла применение в стандартных системах как оконечный глушитель.
Принцип действия такого глушителя основан на поглощении акустических колебаний каким –либо пористым материалом. Скажем направив звук в минвату, он вызовет колебания ее волокон и их трение друг о друга. Произойдет преобразование звуковых колебаний в тепло.
Применение поглотителей позволяет выполнить устройство глушителя автомобиля не уменьшая сечения трубопровода, просто окружив трубу с просверленными в ней отверстиями слоем поглотителя. Сопротивление потоку в таком глушителе будет минимальным, но и снижение шума будет также минимальным.
Поэтому в заводских глушителях применяют в основном комбинированные системы, добиваясь существенного снижения шума при минимальном сопротивлении потоку.
Ещё на заре появления первых автомобилей в конце 19-го начале 20-го вв., глушитель стал тем средством, которое позволило популяризовать их среди городского населения. Рев мотора и в наше время остается существенной проблемой, когда дело касается транспортных средств. В наше время используются новые методы подавления шума, которые в целом достаточно эффективны. С течением времени устройство глушителя постоянно совершенствовалось.
Современный автомобильный глушитель — это агрегат, предназначенный для снижения уровня шума, а также температуры и токсичности выхлопных газов.
У любого автомобиля подобные параметры должны соответствовать установленным стандартам. Сложность заключается в том, что для выполнения поставленных задач необходимы достаточно сложные системы. Поэтому устройство глушителя включает несколько основных элементов. Каждый из них выполняет определенную функцию.
Основные элементы системы
Конструкция глушителя включает несколько элементов. Фактически она будет, примерно, одинаковой для каждой модели автомобиля.
- Коллектор;
- Нейтрализатор;
- Передний глушитель;
- Задний глушитель.
Коллектор подключается непосредственно к самому двигателю, выполняя задачу по выводу газов. Нагрузка в данном случае очень высокая и касается это как механического, так и температурного воздействия (вплоть до 1000 градусов). Особые требования предъявляются к материалу, из которого изготавливается эта часть глушителя автомобиля. Для этого применяются лучшие сплавы чугуна и стали.
Согласно международным стандартам производители должны позаботиться о снижении вредоносного воздействия. И эта задача возлагается на каталитический нейтрализатор или конвертер. Он представляет собой особую камеру, где происходит фактическая очистка газовой смеси.
Сейчас производители нередко изготавливают катализаторы, способные проводить очистку в широком диапазоне вредных веществ. Для этого камеру каталитического нейтрализатора делают многосекционной. Корпус изготавливается из металла или керамики. При этом он имеет ячеистую структуру, благодаря которой увеличивается площадь контакта газов непосредственно с каталитическим слоем.
Какие материалы применяются для каталитических реакций
Непосредственно рабочая зона нейтрализатора глушителя автомобиля покрывается платиной и палладием. При контакте с ними большая часть вредных токсинов в выхлопных газах нейтрализуется. Сам катализатор производители располагают ближе к мотору, так как высокая температура способствует ускорению реакций.
Конечно, до сих пор не существует универсального глушителя, способного нейтрализовать абсолютно все токсины и вредные вещества, но производители все равно постоянно совершенствуют технологии.
Передние и задние глушители
Последние две части — это непосредственно сами глушители автомобиля в том понимании, к которому мы все привыкли. Выделяют передний и задний глушители. Как раз они предназначаются уже непосредственно для снижения уровня шума, и они ничего не очищают.
Передний глушитель обычно называют резонатором. Газы, проходя по предыдущим частям с высокой скоростью, создают довольно много шума. Различные решетки и многочисленные отверстия, во-первых, снижают скорость продвижения газов, а вместе с этим и вибрацию.
Для поглощения звуковых эффектов применяются специальные материалы. Подобным образом, удается убрать эффект резонанса. Именно здесь происходит основная работа по снижению уровня шума автомобиля.
Выделяют два основных вида:
Активные глушители сделаны из звукопоглощающего материала и отличаются относительно простой конструкцией. Единственная проблема — со временем он сильно загрязняется. В реактивных применяются комбинации из расширительных и резонаторных камер.
Последняя часть — это фактически основной глушитель транспортного средства. Функция заднего глушителя заключается в окончательном поглощении шума и отвода выхлопных газов. Его внутренняя структура неоднородна и состоит из серии небольших камер со специальными наполнителями.
Необходимо отметить, что в более новых машинах, как правило, совмещается несколько технологий сразу. Пористая структура, система перегородок и различные воздуховоды позволяют окончательно избавиться от шума и снизить температуру до безопасной.
Схема прямоточного глушителя
Те автомобилисты, которые стремятся всяческими способами повысить мощность своего транспортного средства, устанавливают специальные прямоточные глушители. Особенность устройства прямоточного глушителя заключается в том, что он способен использовать энергию выходящих газов для увеличения мощности автомобиля. Со штатным глушителем такое невозможно.
Суть заключается в том, что выхлопные газы выходит из выпускного коллектора с меньшим сопротивлением. Благодаря этому двигатель тратить чуть меньше энергии, так как ему нужно тратить меньше энергии на преодоление давления. И именно эту разницу удается преобразовать в полезную мощность движения.
Устройство прямоточного глушителя включает прямую трубу с перфорированной поверхностью, фактически заключенную во внешний кожух. Внутри содержится меньше разделителей и различных камер. Таким образом, отработанные газы проходят по прямой без особого сопротивления, но за счет перфорированной поверхности они свободно расширяются, так что особых проблем с выходом не возникает.
Шумопоглощение обеспечивается за счет специального внешнего кожуха с нанесенным поглощающим составом. Благодаря нему газы внутри не резонируют, и звук двигателя находится в пределах допустимых пределов. Для улучшения эффекта могут применяться несколько отдельных внешних сегментов.
Нередко различные системы глушителя разрабатываются непосредственно под конкретные модели автомобилей с учетом его особенностей и рабочих характеристик.
Глушитель являет собою достаточно важную деталь автомобиля, без которой его эксплуатация является невозможной. По своей сути данное устройство отвечает за снижение объема отработанных выхлопных газов, которые выпускаются в атмосферу и наносят ей весьма большой ущерб. Данное происходит посредством из-за особого свойства сопротивления потоку газов, которые выходят наружу из двигательных цилиндров.
Так, данная особенность позволяет развивать значительно большую мощность автомобиля, способствовать уменьшению расходности транспортного средства и сохранению окружающей среды. Помимо этого, устройство глушителя отвечает за уменьшение шума. Это, в свою очередь, происходит из-за того, что глушители могут притуплять силу создаваемого посредством потока воздуха звука, который выходит непосредственно из цилиндров двигателя.
Тем не менее, как и все конструктивные составные автомобиля, данное устройство не является вечным и со временем может приходить в негодность. Так, зачастую это износ, основной причиной которого выступает достаточная близость к влажному или мокрому покрытию дороги. Кроме того, на его благоприятное состояние влияет и качество дорожного покрытия, так как постоянное движение автомобиля по ямам и кочкам может достаточно плачевно сказаться на его функционировании. Бесследно и не пройдет наличие химических веществ, которые, бывает, входят в состав посыпающей смеси на дорогу в зимние времена. Не очень позитивно на устройстве глушителя сказывается работа при высоких и низких температурах.
Таким образом, все вышеуказанные причины могут тем или иным образом принести вред глушителю. А в совокупности еще и с выхлопными газами, устройство глушителя может подвергнуться вследствие чего, тотальному выходу агрегата из строя.
Поскольку автомобильный глушитель является одним из важнейших эксплуатационных элементов автомобиля, он выполняет ряд достаточно важных функций, посредством которых заслуживает особого внимания. Так, кроме того, что глушитель способствует значительному снижению уровня выходящих отработанных газов , данное устройство позволяет преобразовывать энергию этих отработанных газов, что сможет уменьшить их скорость, температуру и пульсацию.
Все газы такого рода, которые покидают цилиндры двигателя, находят в своем составе достаточно высокое давление. При своем непосредственном передвижение отработанные газы создают во выпускной системе определенные звуковые волны, которые распространяются значительно быстрее тех же газов. Само устройство глушителя преобразует всю энергию колебаний звуковых в энергию тепловую, посредством чего случается снижение шума в определенном значении. Кроме того, в выпускной системе, посредством применения глушителя, создается определенное противодавление, которое способствует снижению мощности мотора.
1. Схема глушителя простым языком.
Конечно же, на развитие технологий строения выхлопной системы влияет непосредственно технологический прогресс, которые улучшает каждую новую модель автомобиля. Вследствие этого глушители усложняются и сильнее влияют на все технические параметры транспортного средства. Тем не менее, в автомобильной природе до сих пор не было найдено принципиальной разницы в конструкционных составных устройства глушителя. Так, традиционное устройство глушителя автомобиля будет иметь четыре части: катализатор, приемную трубу, резонатор, и сам глушитель – заднюю часть.
Самую косвенную и посредственную роль играет приемная труба, которая отводит газы в катализатор из выпускного коллектора. Данное устройство в своем арсенале может иметь виброкомпенсатор, который называется «гофра», принимающий всю вибрацию двигателя на себя. Кроме того, данная гофра не дает этой вибрации возможности в том, чтобы перебраться на всю выхлопную систему.
Вслед за приемной трубой располагается катализатор. Данное устройство предназначено для того, чтобы в нем происходило дожигание всех остатков несгоревшего бензина. Кроме того в данном устройстве окись углерода будет переходить в наименее вредную фазу. Такой элемент выхлопной системы составляет бачок, в котором находится металлический или керамический элемент, который имеет вид сот. Через такие элементы все выхлопные газы, при их проходе, будут преобразовываться посредством определенных химических реакций.
Непосредственно за устройством катализатора располагается резонатор и сам глушитель. Данные элементы имеют разности в конструкционных составных и могут снижать шум посредством его гашения, за счет сглаживания всех периодов эксплуатации двигателя. Резонатор являет собою бачок, который имеет перфорированную трубу. Само же устройство глушителя является самым сложным элементом, так как и выполняет самую сложную работу по снижению уровня шума всех выходящих отработанных газов.
2. Как устроен глушитель и как он работает?
Разнообразие глушителей в современном мире просто огромно. Так, его конструкция может зависеть от множества различных факторов: от модели и марки машины, типа и объема двигателя, самого производителя, которые не всегда придерживаются определенной геометрии.
Рабочий принцип устройства глушителя является достаточно простым, так как устройство способствует замедлению потока газов, с целью сглаживания отдельных тактов работы мотора. Определенных стандартов, которые касаются внутреннего строения устройства – нет. Следовательно, производители самостоятельно выбирают формат своего устройства.
Немаловажно строение и проекция самой транспортного средства, способности сглаживания потолка выхлопных газов и тому подобное. Конечно же, самая большая нагрузка будет приходится непосредственно на устройство глушителя , который должен иметь достаточно внушительный объем и соответственное строение. Если заглянуть в разрез глушителя, то устройство будет напоминать определенное количество трубок с перегородками и перфорацией. Тем не менее, в таком устройстве все силы производителя на тотальном использовании необходимого объема.
Нагретые газы будут достаточно быстро расширятся и заполнять пространство бачка глушителя, посредством отверстия в трубках. Сами перегородки будут отражать все газы в обратном направлении, с целью сглаживания неравномерности поступления отработанных газов.
3. Почему изнашивается глушитель автомобиля?
Главная причина из-за которой приходит в негодность устройство глушителя заключается в прогаре сварочных швов. Устройство глушителя автомобильного имеет некоторые недостатки, так как в местах крепления и соединения перегородок и трубок используется обычная сварка, которая подвергается влиянию влаги и температуры. Данные места являются самыми слабыми и опасными во всем устройстве. Так, если на шве возникает маленькая трещинка, из-за вибрации она постепенно разрастается, что приводит к тотальному краху всего устройства.
Существует еще одна причина, из-за которой устройство глушителя работает достаточно громко. Проблема заключается в выгорании минеральной ваты. Все дешевые выхлопные системы используют некачественную минеральную вату. Данная деталь имеет свойство выгорать, вследствие чего и возникает такой нежелательный шум. Так, глушитель является достаточно сложным устройством, которое неотъемлемое для всех автомобилей, которые используют определенное топливо, которое выделяет выхлопные газы. Именно данное устройство позволяет обеспечить устойчивую работу двигателя автомобиля и комфортабельное передвижение всего транспортного средства.
Автомобиль состоит из множества узлов. От стабильной работы каждого из них зависит производительность, динамика, мощность, безопасность. Выход из строя одной детали может повлечь за собой серьёзные последствия вплоть до ДТП.
Безусловно, каждый водитель знает, что сердцем автомобиля является двигатель. Но его работа не была бы возможной без качественной выхлопной системы. Чтобы понять её важность проведём параллель с биологией. Вы знаете, что благодаря лёгким поддерживаются дыхательные процессы в организме. Они также отвечают за выведение углекислого газа из крови. Если этого не происходит, то начинается кислородное голодание.
Само собой, ни к чему хорошему недостаток кислорода в крови привести не может. В худшем случае нарушается работа мозга, которая, в свою очередь, может привести к смерти. В случае неисправности выхлопной системы авто всё не так трагично. Но потеря мощности и увеличенный расход топлива гарантированы. Именно поэтому важно понимать, как работает этот узел, чтобы при необходимости осуществить ремонт.
Внимание! При самом плохом развитии событий неисправность выхлопной системы авто может привести к попаданию отработанных газов внутрь салона.
Важной функцией выхлопной системы авто является уменьшение шума от работы двигателя. Также нельзя обойти вниманием такие важные функции, как улучшение эксплуатационных качеств ДВС и очистку отработанных газов перед выбросом в атмосферу.
История создания
Первые модели двигателей внутреннего сгорания создавали просто оглушительный рёв. К тому же они были весьма маломощными и позволяли автомобилям развивать крайне небольшую скорость в сравнении с современными суперкарами.
Чтобы немного увеличить мощность автомобилестроители того времени создавали выхлопные системы авто таким образом, что отработанные газы попадали в атмосферу сразу через специальный клапан. Это устройство представляло собой примитивный аналог глушителя, установка которого позитивно сказывалась на мощности и экономичности.
Водитель сам должен был открывать клапан выхлопной системы, чтобы отработанные газы вышли наружу. При этом раздавался оглушительный свист, пугающий всех вокруг. Также это действие сопровождалось чёрными клубами дыма .
Внимание! Работа клапана выхлопной системы была настолько ужасной, что водителям запрещали открывать его в пределах городов.
Из-за слишком громкой работы выхлопной системы сложилось некое противостояние между горожанами и водителями. В результате правительства всех стран издали закон, запрещающий открывать клапан в черте города.
Естественно, находчивые автомобилестроители не могли упустить такой шанс опередить своих конкурентов. Разработка более тихой выхлопной системы для авто начала набирать обороты.
Первый прототип глушителя был создан пионерами автомобильной отрасли компанией The Reeves Pulley Co. Автором же самого изобретения является Милтон Ривз. Произошло это в 1896 году. Учёный создал систему перегородок, которая была призвана минимизировать шум, создаваемый ДВС.
Конечно же, за более чем 100 лет глушитель для выхлопной системы авто прошёл множество модернизаций. Одну из главных осуществил французский инженер Юджин Гудри. Это произошло не так давно. В 1962 году учёный подал патент на каталитический глушитель. Именно эта конструкция является основой для современного устройства, отвечающего за уменьшение шума.
Основная конструкция осталась неизменной. Всё те же перегородки в значительной мере уменьшали звук работы двигателя. Но теперь для их создания использовались дополнительные материалы, увеличивающие эффективность работы всей выхлопной системы. Мало того, все эти элементы помещались в закрытые системы.
Внимание! Современные глушители имеют схожую конструкцию, кроме одного исключения. Теперь большинство производителей в качестве абсорбирующего материала используют стекловолокно.
Если же говорить про общую структуру выхлопной системы авто, то за последние 50 лет она особо не менялась. Небольшие доработки были сделаны в начале 2000-х, но они также касались глушителя. Появились конструкции с изменяемым потоком. Это позволило модерировать шум ДВС для разного количества оборотов.
Также к интересным нововведениям можно причислить электронные глушители. Они служат для того, чтобы сделать шум ниже, используя для этой цели специальные наушники. Эта модификация позволила конструкции сделать ещё один небольшой технологический шаг в будущее.
Как работает выхлопная система авто
Устройство
Чтобы понять, как работает выхлопная система автомобиля нужно более подробно рассмотреть её устройство. Сама конструкция тесно связана с функционированием механизма, отвечающего за распределение газа. Сам механизм состоит из выпускных клапанов и коллектора.
В состав выхлопной системы авто входят такие конструкционные элементы:
- приёмная труба,
- резонатор,
- катализатор,
- глушитель,
- датчики или лямбда-зонд.
Также не стоит забывать про сажевый фильтр, который делает выхлопную систему для авто безопаснее для экологии. Это каноническая схема выхлопной системы авто. Естественно, что производители могут вносить в конструкцию дополнительные элементы и модификации, чтобы добиться большей производительности.
Внимание! В подробностях основное устройство выхлопной системы авто вы можете рассмотреть на схеме снизу.
Приемная труба выхлопной системы авто — это изогнутая конструкция с приваренной подошвой. Она присоединяется к выпускному коллектору. В некоторых модификациях можно наблюдать соединение с турбонагнетателем.
Материалом приёмной трубы выхлопной системы авто служит огнестойкий металл. Хотя иногда производители могут использовать нержавейку, но подобные случаи довольно редки. Автомобили с повышенной мощностью имеют по несколько труб.
Резонатор по форме напоминает банку. Именно в нём разделяются потоки выхлопных газов. Также этот элемент в значительной мере уменьшает скорость выхлопа. Материалом изготовления служит огнеупорная сталь.
Катализатор очищает выхлопные газы. По внешнему виду устройство напоминает металлическую ёмкость. Внутренний слой делается огнеупорным. Главным элементом конструкции считается тело. Оно, в свою очередь, делится на керамическое и металлическое.
Керамический катализатор состоит из трёх компонентов, которые помогают нейтрализовать выхлоп:
- Первый элемент представляет собой простую проволочную сетку. Она обычно делается из нержавеющей стали.
- Сетка покрывает керамическую подушку, которая также является вторым элементом. Её составляющие элементы силикат алюминия и слюда.
- Завершает конструкцию катализатора теплоизоляция. В действительности это простой корпус, который отличается высокой теплоустойчивостью и имеет двойные стенки.
Металлический катализатор выхлопной системы авто покрывается слоем палладия или платины. В основе лежит гофрированная фольга. Во всех остальных элементах конструкция сходна с керамическим аналогом.
Лямбда-зонд устанавливается на резьбовом соединении. Его основная задача фиксировать количество кислорода в отработанных газах и передавать информацию в блок управления. На её основе осуществляются определённые корректировки работы ДВС.
Глушитель представляет собой простую ёмкость из металла. Внутри размещаются перегородки и специальные материалы, способствующие понижению шума при работе двигателя авто. Главная задача устройства — модерация потока отработанных газов.
Все элементы конструкции выхлопной системы авто работают друг с другом в тесном взаимодействии. Выход из строя одного элемента приводит к тому, что вся система начинает сбоить. Именно поэтому автомобильные производители тратят много времени и средств, чтобы создать по-настоящему надёжную структуру.
Принцип работы
Принцип работы выхлопной системы авто не отличается особенной сложностью. Мало того, он не сильно изменился с самого внедрения данного конструкционного элемента в автомобиль.
Выхлопная система авто всё так же работает благодаря выпускному клапану. Когда этот механизм открывается, отработанные газы попадают в выпускной коллектор. Дальше всё зависит от типа ДВС.
Если в авто установлен бензиновый двигатель, то выхлопная система отправляет газы по приёмной трубе. В дизельных ДВС всё происходит немного по-другому. Отработанные газообразные вещества заставляют крыльчатку вращаться. Естественно, это в значительной степени повышает КПД устройства.
Внимание! В дизельных ДВС отработанные газы попадают в приемную трубу только после того, как заставят работать крыльчатку турбокомпрессора.
Из приёмной трубы авто газообразные вещества перенаправляются в катализатор. Там происходит оседание вредных примесей. Точнее, активных элементов . Сам элемент конструкции способен нормально работать только при температуре от 250 градусов и выше.
За химический состав газа отвечает лямбда-зонд. В идеале выхлопная система авто имеет сразу два датчика. Один находится на входе в катализатор, а другой на выходе. Это позволяет обеспечить высокую продуктивность работы системы.
Главный плюс систем с двумя датчиками заключается в более точном отображении данных. Подобная структура позволяет с большей точностью фиксировать соотношение воздуха и топлива.
После того как лямбда-зонд соберёт информацию, он отправляет её в блок управления. На основе полученных данных выдаются команды для системы, отвечающей за впрыск топливной смеси в цилиндры двигателя. Точнее, происходит регулировка соотношения воздуха и топлива.
Как только, отработанные газы проходят катализатор — происходит «гашение» выхлопа. В итоге газообразное вещество, поступившее в глушитель, представляет куда меньшую опасность для экологии.
Внимание! В глушители происходит смена направления выхлопа. Из-за этого шум резко уменьшается.
Пройдя все элементы схемы выхлопной системы авто, отработанные газы улетучиваются в атмосферу. Во многом эффективность работы этого узла зависит от толщины труб, которые также представляют важную часть механизма. Мало того, катализатор и глушитель должны быть достаточно чистыми. В противном случае выхлоп может быть затруднён.
Если катализатор и глушитель засорены, то отработанные газы будут скапливаться в цилиндрах авто. Именно из-за этого в большинстве случаев падает мощность мотора. В самых сложных случаях подобное приводит к тому, что вся топливная система приходит в негодность.
Итоги
Выхлопная система играет огромную роль в работе авто. При её неисправности наблюдается серьёзное падение мощности и повышенный расход топлива. Если не принять своевременных мер, то этот автомобильный узел может выйти из строя и нанести повреждения всем остальным узлам.
Дата публикации 29.11.2013 20:26
Оружейный глушитель (ПБС — прибор (приспособление) бесшумной стрельбы или ПББС — прибор бесшумной и беспламенной стрельбы) — это механическое устройство, значительно снижающее звук выстрела из стрелкового оружия. Кроме того, такое устройство скрывает пламя пороховых газов, исходящих из канала ствола, что предотвращает демаскировку стрелка.
Оружие, снабженное эффективным глушителем, называют бесшумным: во всем мире оно считается таковым только в том случае, если громкость звука выстрела не превышает громкость звука выстрела из пневматического оружия.
Источниками звука при выстреле являются:
Хлопок, вызываемый мгновенным расширением пороховых газов после выхода из ствола (они движутся со сверхзвуковой скоростью около 555 м/с);
— ударная волна, создаваемая пулей (если ее скорость выше скорости звука);
— лязг подвижных частей оружия (курка по ударнику, ударника по капсюлю, затвора о ствол и затыльник).
На сегодняшний день, известны три основных действенных способа снижения уровня звука при выстреле :
Способ 1 . Ограничение скорости истечения пороховых газов из канала ствола.
Способ 2 . Ограничение скорости пули до дозвуковой (не более 330 м/с).
Способ 3 . Блокировка пороховых газов внутри гильзы патрона.
Рассмотрим эти способы более подробно.
Ограничение скорости истечения пороховых газов из канала ствола
Решается с помощью глушителя. По большому счету, современные глушители делятся на два типа:
1. Тактический глушитель — это отъемный глушитель, накручивающийся на дульную часть ствола оружия по специальной резьбе. Обычно такой глушитель представляет собой пустотелый цилиндр из металла, реже — пластика, который содержит внутри себя камеры для отвода пороховых газов.
2. Интегрированный глушитель — это специальный прибор бесшумно-беспламенной стрельбы, являющийся неотъемлемой частью специального стрелкового оружия. Без него применение такого оружия невозможно, так как камеры для отвода пороховых газов находятся непосредственно в канале ствола. Ярким представителем такого оружия является знаменитая винтовка снайперская специальная ВСС «Винторез» .
Первый простейший тактический оружейный глушитель был запатентован еще в конце XIX столетия швейцарцем Кристофом Эппли, а первые полнофункциональные глушители в 1902 году стал производить американский инженер-изобретатель Хайрам Перси Максим, сын создателя знаменитого одноименного пулемета «Максим» Хайрама Стивенса Максима.
Не смотря на то, что такие устройства полностью не решали полностью проблему гашения звука, а также ликвидации пламени и дыма, уже в начале XX века они получили достаточно широкое распространение. Позже были разработаны более эффективные глушители. В них скорость выходящих из ствола пороховых газов ограничивали не только за счет их расширения, но и путем завихрения, перетекания из камеры в камеру, сталкивания встречных потоков, прохождения через теплогасители и «отсечения».
Простейший глушитель представляет собой расширительную камеру цилиндрической формы (2), прикрепленную к дульной части ствола с помощью соединительной гайки (3) и закрытую спереди резиновой мембраной с щелью (1).
По своему объему, расширительная камера значительно больше, чем канал ствола, поэтому газы, расширяясь в ней, теряют скорость и вытекают из нее после вылета пули. Но некоторая часть газов опережает движение пули в стволе и успевает выйти через щель мембраны еще до вылета пули, когда давление снизилось недостаточно (оно должно быть не менее двух атмосфер — лишь в этом случае достигается эффект глушения).
Кроме того, резиновая мембрана быстро изнашивается. Поэтому обычно ее заменяют сплошной резиновой или каучуковой пробкой. В этом случае практически полностью исключается истечение части пороховых газов, опережающее вылет пули.
Значительный недостаток пробок состоит в том, что они выдерживают не более 100 выстрелов и поэтому их необходимо периодически заменять.
Глушитель с обтюрацией . В глушителе данного типа в качестве основного «рабочего» элемента применяются две резиновые или эбонитовые пробки-обтюраторы (2) расположенные в задней и передней части расширительной камеры (3). Между обтюраторами находится распорная втулка (1). Глушители такого типа использовались во время Второй мировой войны для снайперского оружия.
Многокамерные глушители . Реализуют ту же идею, что и однокамерные. По мере продвижения пули из камеры в камеру, объем пороховых газов постепенно увеличивается, а давление снижается. Чем больше общий объем таких камер, тем выше эффект глушения.
Однако часть пороховых газов всегда опережает пулю, поскольку диаметр отверстий между камерами несколько больше диаметра самой пули. Поэтому реально многокамерные глушители снижают уровень звука выстрела приблизительно на том же уровне, что и однокамерные. Их несомненное преимущество в том, что не требуется менять пробки, следовательно, они долговечнее.
Многокамерный оружейный глушитель. 1-камера; 2-перегородка
Существуют глушители с теплопоглощающим наполнителем , в которых для снижения энергии пороховых газов применяют специальные поглотители (медную или латунную проволоку, алюминиевую стружку). Их недостаток в том, что эти поглотители приходится периодически менять.
Многокамерный глушитель с теплопоглощаемым наполнителем. 1-гайка; 2-проволочная сетка; 3-межкамерные перегородки; 4-распорные втулки; 5-отверстия в стволе
Глушитель с отклонением потока
1-внутренняя втулка с отверстиями; 2-отклоняющие конусы; 3-алюминиевая стружка-наполнитель; 4-средняя втулка с перфорацией; 5-наружная труба с щелевыми отверстиями
Ниже представлены некоторые другие типы глушителей, принцип действия которых не нуждается в подробных пояснениях.
Глушитель с разбиением потока
1-внутренняя втулка с перфорацией; 2-винтовая спираль разбиения потока
Глушитель с завихрением потока
1-корпус; 2-завихряющие перегородки
Глушитель с предварительным отводом пороховых газов из канала ствола
1-отверстие в стволе с обратным каналом; 2-передняя многокамерная часть глушителя; 3-расширительная задняя камера
Еще один тип глушителя — интегрированный глушитель , являющийся составной частью бесшумного оружия специального назначения. В качестве примера, рассмотрим интегрированный глушитель 9-мм снайперской винтовки ВСС «Винторез» .
Интегрированный глушитель винтовки снайперской специальной ВСС «Винторез»
Данный глушитель включает в себя корпус и сепаратор.
Корпус глушителя состоит из расширительной камеры предварительного сброса газов и камеры надульного глушителя. В передней части корпуса установлен сепаратор.
На корпусе глушителя крепятся колодка прицела с прицельной планкой, основание мушки с мушкой, защелка сепаратора с пружиной.
Сепаратор представляет собой штампо-сварную конструкцию, состоящую из втулки, вставки, шайбы и обоймы. Цилиндрическая поверхность шайбы и втулки служит для обеспечения соосности сепаратора и корпуса, коническая поверхность втулки — для установки сепаратора на пружину сепаратора, расположенную на дульной части ствола.
Сепаратор глушителя ВСС «Винторез»
После выстрела, при прохождении пулей передней, перфорированной части ствола, часть пороховых газов устремляется через боковые отверстия в стволе в расширительную камеру глушителя. При этом давление газов в канале ствола и их скорость после вылета пули снижаются.
Струя пороховых газов, истекающая из дульной части ствола, попадает на сепаратор, который «расчленяет» ее на многочисленные разнонаправленные потоки, интенсивно снижая их скорость и температуру, в результате чего газы, истекающие из глушителя, имеют дозвуковую скорость и незначительную температуру, то есть не создают хлопка и дульного пламени, а выстрел становится практически бесшумным (его значение не превышает 130 дБ).
Ограничение скорости пули до дозвуковой (не более 330 м/с)
Ограничить скорость пули до дозвуковой легче всего в пистолетах, так как у них ее начальная скорость обычно меньше скорости звука, а эффективная дальность стрельбы обычно не превышает 25 метров.
В пистолетах-пулеметах это сделать сложнее, так как начальная скорость пули составляет 390-400 м/с, а эффективная дальность стрельбы достигает 50-80 метров.
Здесь эту скорость снижают одним из следующих способов:
Установкой более короткого ствола;
— путем высверливания в стволе радиальных отверстий для истечения пороховых газов;
— использованием патронов с меньшей массой порохового заряда.
Но в последнем случае из-за уменьшения импульса отдачи не обеспечивается надежность работы автоматики оружия. Чтобы устранить данный недостаток, приходится создавать пистолеты-пулеметы с уменьшенной массой подвижных частей и усилием возвратной пружины.
В винтовках (эффективная дальность стрельбы не меньше 200 метров) дозвуковой начальной скорости пули можно достичь только путем применения специальных патронов. Однако при этом возникает ряд проблем.
Так, снижение скорости пули патрона 5,56 NATO с 940 до 310 м/с резко уменьшает эффективную дальность стрельбы. Частично это компенсировали увеличением массы пули. В указанном патроне она увеличена с 3,56 до 5,3 грамм, что привело к возрастанию ее поперечной нагрузки (отношение массы пули к площади поперечного сечения), снижению потери скорости на траектории и, следовательно, к увеличению эффективной дальности стрельбы. Вот почему во всех без исключения винтовочных патронах, предназначенных для бесшумной стрельбы, масса пули больше, чем у штатной.
При уменьшении начальной скорости пули снижается также ее устойчивость на траектории которая, говоря в общем, обеспечивается за счет гироскопического эффекта от вращения пули вокруг своей оси, необходимая скорость которого достигается увеличением крутизны нарезов.
В патронах для бесшумной стрельбы пули по своим аэродинамическим параметрам отличаются от штатных. Поэтому нарезка стволов штатных винтовок может оказаться неприемлемой для стрельбы специальными патронами. В каждом конкретном случае эту проблему решают отдельно.
Уменьшение количества пороха в штатной гильзе не обеспечивает стабильной начальной скорости пули и вызывает осечки при стрельбе в тех случаях, когда оружие наклонено вниз (порох пересыпается тогда к пуле и его может не оказаться возле капсюля). Чтобы избежать такого явления, необходимо сокращать свободный объем гильзы или применять порох с меньшей плотностью.
Поэтому современной тенденцией является одновременная разработка патрона, оружия под него и глушителя. Только такой комплексный подход позволяет добиться значительного успеха. Повторюсь, что один из подходов к комплексному решению проблемы предполагает, что только патрон с дозвуковой скоростью пули позволяет радикально уменьшить звук выстрела, так как при выстреле со сверхзвуковой скоростью полёта пули даже при идеальном глушении звука выстрела остаётся звук, образуемый ударной волной.
Блокировка пороховых газов внутри гильзы патрона
Рассмотрим его на примере патрона к американскому бесшумному гладкоствольному револьверу калибра 11,2 мм. Револьвер 6-и зарядный, его масса 900 грамм.
Патрон состоит из гильзы, изготовленной из легированной стали (диаметр 13,3 мм, длина 47,6 мм) с капсюлем ударного действия, метательного заряда пороха, поршня, поддона-контейнера с 15 дробинками. При ударе бойка по капсюлю патрона метательный заряд воспламеняется и под воздействием расширяющихся пороховых газов поршень выталкивает поддон-контейнер с дробовым зарядом из гильзы и ствола револьвера. При вылете из ствола контейнер разрушается, сообщая дробинкам начальную скорость 228 м/сек.
Бесшумность выстрела обеспечивает поршень, выталкивающий поддон-контейнер. Подходя к передней части гильзы он врезается в резьбу, теряет свою энергию и останавливается, надежно блокируя пороховые и капсюльные газы. В результате сила звука и пламени резко уменьшаются. Звук лишь немного громче, чем от удара курка по бойку револьвера при холостом спуске. Разумеется, контейнер с дробинками можно заменить пулей.
Недостаток подобных боеприпасов том, что они опасны как до выстрела (поскольку представляют собой миниатюрные заряженные стволы), так и после него (ибо превращаются тогда в миниатюрные гранаты). С первой опасностью справляются посредством укладки таких патронов в особо прочные стальные коробки; со второй — путем подрыва использованных патронов.
Теперь, рассмотрим образец известнейшего бесшумного оружия, реализующего указанные способы.
Немецкий 9-мм пистолет-пулемет MP5SD производства Heckler & Koch. Это бесшумный вариант широко известного во всем мире укороченного MP5K, состоящего на вооружении полиции, пограничников и спецподразделений не только Германии, но и многих других стран.
В отличие от базовой модели, MP5SD имеет более короткий ствол с 30-ю радиальными отверстиями в нем для истечения газов и двухкамерный глушитель. Короткий ствол и часть отверстий способствуют снижению начальной скорости пули. Затем она попадает в глушитель. В первую (заднюю) камеру открыта другая часть отверстий, в ней происходит расширение объема газов. Вторая (передняя) камера (5) начинается от дульного среза ствола, в ней имеется диффузор, предназначенный для завихрения и расширения газов.
Устроен диффузор следующим образом: внутренняя труба глушителя (1) выполнена в виде прямоугольного объема с квадратным поперечным сечением. В каждой его стенке на всю ширину выштампованы два прямоугольных окна (2). Выштампованный листовой металл (4) попарно отогнут внутрь, причем соприкасается с тем, который отогнут из окна с противоположной стороны. Эти плоскости соединены со стенками сварным швом (3). Образованные таким образом двугранные углы своими ребрами обращены в сторону, противоположную направлению стрельбы. По оси канала объема во всех двугранных углах просверлены отверстия (6) для прохода пули.
Во время стрельбы в диффузоре возникают сильные завихрения пороховых газов, их скорость снижается, в результате чего уровень звука «на выходе» очень сильно падает. Звуковая волна от пули тоже отсутствует, так как ее начальная скорость составляет всего 285 м/сек (по сравнению с 375 м/сек в MP5K). Отсутствие в глушителе резиновых пробок и энергопоглащающих материалов делает срок его службы практически неограниченным.
Источник статьи: http://www.neftyanic.ru/avtomobilnyi-glushitel-konstrukcii-v-fedorova-kak-rabotaet/