Устройство резонатора выхлопной системы: Для чего нужен резонатор выхлопной системы

Выхлопная система автомобиля — как она устроена?

Одной из основных систем автомобиля является выхлопная система, которая предназначена для отвода отработанных продуктов сгорания топливной смеси из  КС (камеры сгорания). Помимо этого она выполняет несколько других функций, в числе которых снижение шума выхлопов двигателя. Важное внимание выхлопному тракту уделяется при тюнинге. При этом правильный выхлоп оказывает существенное влияние на звук работы автомобиля.

Конструктивно устройство выхлопной системы автомобиля реализовано на базе выпускного коллектора, катализатора, резонатора, глушителя, соединительных труб, специального гофра и крепёжных элементов. В системах выхлопа современных автомобилей устанавливается дополнительно датчик кислорода (лямда-зонд), который обеспечивает контроль кислорода в отработанных газах.

• Выпускной коллектор

Выпускной коллектор крепится непосредственно на выходное отверстие двигателя с помощью фланца. Он является началом любой системы выхлопа. В коллекторе отработанные газы из каждого цилиндра объединяются в общий поток, который поступает в соединительную трубу. На выходе из камеры сгорания создаётся высокое давление газов и большая температура.

Поэтому для обеспечения требуемой герметичности применяются специальные уплотнительные прокладки, изготовленные из огнеупорного графитового материала. Как правило, уплотнитель обрамлён кольцами из меди, что гарантирует максимально плотное соединение коллектора с двигателем.

Из-за специфики расположения коллектор постоянно работает в экстремальном режиме. Температура потока выхлопных газов может достигать +1000оС и более. После выключения двигателя температура внутри конструкции коллектора резко уменьшается. В такого резкого температурного перепада образуется конденсат, что приводит к образованию ржавчины.

Форма и размеры выпускного коллектора оказывает непосредственное влияние на характер пульсации потока выхлопа. В свою очередь, это сказывается на мощности силового агрегата.  Для защиты узлов двигателя и элементов выхлопного тракта от вибрации и колебаний в современных автомобилях предусмотрена специальная виброизолирующая муфта (гофр), выполненная в виде гибкого металлического шланга, смонтированного в стальном кожухе.

• Лямбда-зонд

Эффективность работы катализатора определяется степенью концентрации кислорода в выхлопных газах.  Оптимальным является соотношение кислорода в топливной смеси 14,7 к 1. То есть, чтобы в выхлопе было минимальное количество вредных веществ, необходимо смешивать 1 часть топлива и 14,7 частей кислорода. Контроль этого соотношения в топливной смеси реализован путём измерения остатка кислорода в выхлопе. Поэтому лямбда-зонд установлен перед катализатором.

Каталитический нейтрализатор (катализатор) обеспечивает снижение токсичности продуктов выхлопа. Это реализуется путём преобразования токсичных газов и в безвредные в  результате восстановления окислов азота, в процессе которого появляется кислород. В свою очередь кислород используется в качестве катализатора для сгорания угарного газа и углеводородов. В зависимости от принципа работы нейтрализаторы могут восстанавливающими или окислительными. В том и другом случае катализатор представляет собой неразборную керамическую конструкцию в виде сот, защищённых специальным покрытием из огнеупорного платиноиридиевого сплава.

Надёжная и прочная конструкция современных катализаторов рассчитана на эффективную работу при пробеге в пределах 150 тысяч километров. Основными причинами преждевременного выхода из строя катализатора могут быть разрушение или повреждение блока-носителя в результате коррозии, загрязнения или оплавления. Оплавиться нейтрализатор может в случае, когда внутри его конструкции происходит догорание определённого количества горючей смеси из-за её неполного сгорания в КС в результате неисправностей в системах подачи топлива и зажигания.

• Резонатор

Резонатор обеспечивает снижение шума двигателя, гашение пламени и транспортировку продуктов выхлопа по соединительной трубе к глушителю. Схема выхлопной системы предполагает монтаж резонатора за катализатором. В результате многочисленных испытаний установлено, что качество и эффективность работы резонатора оказывают непосредственное влияние на мощность двигателя. Надёжный и правильно работающий резонатор обеспечивает не только минимальный шум работы двигателя, но и существенно продлевает срок службы всей системы выхлопа.

Глушитель, как и резонатор, предназначен для снижения шумов выхлопа, но конструктивно выполнен по другой схеме. Как правило, он представляет собой металлический бак (ёмкость), внутри которого устроено несколько перегородок. Как вариант, перфорированная труба. В результате неоднократной смены направления потока снижается уровень шума. Внутри банки дополнительно устанавливаются звукопоглотители, изготовленные из специального волокна. В модернизированных типах глушителей внутри конструкции или в средней части перфорированной трубы оборудуются отсек большего диаметра. За счёт этого снижается скорость потока газов, что положительно сказывается на поглощении шума.

Соединительные трубы обеспечивают соединение основных узлов в единый выхлопной тракт. Приёмная труба монтируется между выпускным коллектором и катализатором. Для соединения резонатора с глушителем применяется средняя труба, которая повторяет конфигурацию днища с учётом расположения различных узлов и элементов ходовой части.

• Гофр

Гофр является важным элементом, без которого не обходятся выхлопные системы. Он обеспечивает компенсацию вибрации и колебаний, которые возникают между компонентами конструкции выхлопа. Отработанные газы поступают из двигателя не равномерно. При открытии выпускных клапанов создаётся мощный поток, а при закрытии он прекращается. Чем больше количество цилиндров, тем выше частота колебаний.

что такое и зачем нужен?

1. Полезная информация
2. Резонатор выхлопной системы: что такое и зачем нужен?

Работа абсолютно любого силового агрегата сопряжена с выработкой сильного шума. При этом пассажиры автомобиля и сам водитель созданный шумовой эффект обычно не слышат таким, каким он есть на самом деле. Для снижения шумности моторов было придумано специальное устройство глушитель. Его основной функцией является  гашение шумов при работе ДВС. Несмотря на то, что изначально кажется, что выполняемые функции выхлопной системы достаточно просты, на деле все совершенно по-другому. В состав системы входит сразу несколько элементов и в частности в ней предусмотрено устройство, которое называют резонатором. Он является незаменимой частью системы и отвечает непосредственно за вывод из нее выхлопных газов. Визуально он во многом схож на обычный глушитель. О том, зачем он нужен и в чем его отличия от пламегасителя будет подробнее рассказано в этом полезном материале.

Зачем используют резонатор на авто?

Из самого названия устройства можно предположить за какие функции он несет ответственность. Резонатор предназначен производить резонирование шума и звуковых потоков, которые возникают при работе двигателя внутреннего сгорания. То есть другими словами этот элемент выполняет роль гасителя звуковых колебаний в тот момент, когда выхлопные газы начинают покидать камеру сгорания. При этом это далеко не одна из выполняемых резонатором функций. На деле это устройство выполняет гораздо больше задач. Многие автомобилисты знают, что резонатор также повышает полезную мощность силового агрегата. По этой причине на многие спортивные авто и устанавливаются подобные элементы. В них стандартный вариант резонатора обычно заменяют более эффективным вариантом, причем новый элемент располагают непосредственно за прямотоком.

В чем отличия резонатора от пламегасителя?

Этим вопросом задаются многие автомобилисты не до конца понимающие функции резонатора. Далеко не все вообще понимают различия между этими двумя типами устройств. Для некоторых единственным отличием считается только название. Такое утверждение бессмысленно и может звучать только о тех, кто совершенно не разбирается в автомобилях. Пламегаситель, несмотря на свое кричащее название не призван  гасить пламя. при этом в выхлопную систему такая конструкция действительно устанавливается. Поэтому основной ролью пламегасителей считается именно оснащение системы дополнительным резонатором.  Кроме того, между резонатором и пламегасителем существуют две принципиальные разницы. Первая заключается в том, что  все пламегасители изготавливаются из высококачественных  материалов, потому как на него воздействуют температурные нагрузки и колебания. Второе отличие в том, что резонатор гораздо эффективнее компенсирует звуковые колебания, ведь его прямая обязанность в том, чтобы компенсировать звуковые волны перед попаданием их в глушитель.

Подробнее об автомобильном резонаторе будет рассказано в этом видеоматериале:

Опубликовано:
17 мая 2019

← Соленоиды в АКПП: зачем нужны и как их проверить?

Оппозитные моторы: в чем преимущества и где при. .. →

Все статьи

Резонатор выхлопа — что это такое и нужен ли он?

Когда большинство людей думают о выхлопной системе автомобиля, они думают о глушителе, каталитическом нейтрализаторе или выхлопных трубах. Но выхлопная система на самом деле является очень сложной частью вашего автомобиля вместе со многими другими частями, составляющими выхлопную систему, целью которой является повышение производительности и безопасности автомобиля. И часть этого является результатом резонатора.

Итак, что такое резонатор и для чего он нужен?  В этой статье мы разберем основные вопросы, необходимые для понимания резонаторов в выхлопной системе автомобиля. Так что, если вы хотите узнать больше, продолжайте читать!

Что такое резонатор и для чего он нужен?

В выхлопных системах резонатор — это устройство, которое используется для подавления определенных звуковых частот до того, как они достигнут глушителя. Резонатор обычно находится под автомобилем, между каталитическим нейтрализатором и глушителем.

Важно отметить, что резонатор выхлопа сам по себе не снижает общий шум выхлопной системы; он просто изменяет звук, уменьшая или подавляя определенные частоты двигателя, прежде чем он достигнет глушителя для окончательного уменьшения.

Другими словами, можно сказать, что резонатор подготавливает шумы до того, как они попадут в глушитель.

Как работает резонатор?

Инженеры разработали резонатор для устранения звуков на определенной частоте, используя пространство, чтобы резонатор действовал как эхо-камера. Когда выхлопные газы проходят через резонатор, звуковые волны отражаются от внутренней части устройства, подавляя друг друга. Но это не влияет на громкость.

Разница между резонатором и глушителем

Основное различие между резонатором и глушителем заключается в том, что резонатор гасит или уменьшает определенные частоты, в то время как глушитель гасит все частоты.

Хотя оба устройства необходимы для снижения шума выхлопных газов, причина необходимости резонатора заключается в том, что глушитель сам по себе не может нейтрализовать все нежелательные частоты. Резонатор является дополнением к глушителю и выхлопной системе, чтобы обеспечить максимально тихую работу вашего автомобиля.

В каждой ли машине есть резонатор?

Нет, но он есть в большинстве автомобилей. Современные автомобили, скорее всего, будут иметь резонатор для снижения шума выхлопа, что способствует лучшему уровню шума как внутри автомобиля, так и снаружи. Модифицированные автомобили или старые автомобили могут не иметь резонатора, потому что владелец мог его удалить или его не было, когда автомобиль был сделан.

Как узнать, есть ли в моей машине резонатор?

Если вы пытаетесь выяснить, есть ли в вашем автомобиле резонатор, лучший способ сделать это — заглянуть под машину. Если вы видите цилиндрическое устройство между каталитическим нейтрализатором и глушителем, значит, в вашем автомобиле есть резонатор.

Если вы все еще не уверены, вы всегда можете проконсультироваться с профессиональным механиком, который вас осмотрит, часто бесплатно.

Влияет ли резонатор на производительность?

Резонатор выхлопа предназначен только для снижения шума выхлопа. Однако, удалив резонатор выхлопа, вы можете увидеть небольшое увеличение производительности, потому что теперь меньше ограничений на выхлопную систему. Эта разница обычно очень минимальна и не является чем-то, что большинство людей заметит.

Если вы хотите улучшить характеристики вашего автомобиля , вы можете внести и другие модификации, такие как установка прямого трубопровода или впуск холодного воздуха. Эти модификации могут улучшить поток выхлопных газов и помочь увеличить мощность.

Нужен ли мне резонатор на моем выхлопе?

В вашей выхлопной системе не требуется резонатор. Тем не менее, большинство автомобилей и выхлопных систем поставляются с резонатором, потому что он является эффективным дополнением к глушителю для снижения шума выхлопа. Без резонатора ваш автомобиль может быть значительно громче.

Несмотря на то, что удаление резонатора или глушителя может сделать вашу машину значительно громче, это популярная модификация среди автолюбителей. Особенно при замене оригинального выхлопа прямым или кошачьим выхлопом.

Тем не менее, продолжаются споры о том, вредно ли удаление резонатора и глушителей для автомобиля.

Связанный: Удаление глушителя и удаление резонатора (за и против)

Если вы не уверены, нужен ли вашему автомобилю резонатор, лучше всего проконсультироваться с профессиональным механиком, чтобы узнать его мнение. Они смогут сказать вам, правильно ли работает выхлопная система вашего автомобиля и необходима ли установка резонатора.

Требуют ли обслуживания резонаторы выхлопных газов?

Нет, резонаторы выхлопа не обязательно требуют обслуживания. Однако, если вы считаете, что ваш резонатор или выхлопная система не работают должным образом, возможно, стоит поднять автомобиль на домкрате и заглянуть под него. Если вы не знаете, как проверить выхлопную систему, лучше всего обратиться к механику.

Часто проблемы с выхлопной системой вызваны другими частями системы, такими как каталитический нейтрализатор или глушитель, поэтому важно проверить вашу выхлопную систему, если у вас возникли какие-либо проблемы.

Нужно ли заменить поврежденный резонатор?

Если вы заметили, что ваш резонатор поврежден или возникли какие-либо проблемы, важно заменить его как можно скорее. Поврежденный или неисправный резонатор выхлопной системы может привести к утечке выхлопных газов и попаданию угарного газа в салон вашего автомобиля, что может быть опасным и, в худшем случае, смертельным.

Если поврежден и нуждается в замене только резонатор выхлопа, то это не очень дорогой ремонт. Стоимость замены всей выхлопной системы будет выше.

Сколько стоит замена резонатора?

Стоимость замены резонатора будет варьироваться в зависимости от марки и модели вашего автомобиля, а также от того, делаете ли вы это самостоятельно или нанимаете профессионала. В большинстве случаев вы можете рассчитывать заплатить от 100 до 400 долларов за запчасти и работу.

Читайте также: Прямая труба Стоимость и преимущества

Резюме

Резонатор представляет собой цилиндрическое устройство, расположенное в выхлопной системе автомобиля, обычно между каталитическим нейтрализатором и глушителем. Его цель — уменьшить шум выхлопа.

Большинство автомобилей оснащены резонатором; однако они не требуются. Если в вашем автомобиле нет резонатора, он может быть громче обычного.

Обычно определить, есть ли в вашем автомобиле резонатор, можно, заглянув под машину. Если вы видите цилиндрическое устройство, скорее всего, это резонатор.

Резонаторы выхлопа не требуют обслуживания и могут служить в течение всего срока службы вашего автомобиля. Если вам нужно заменить резонатор, это будет стоить от 100 до 400 долларов.

Надеюсь, статья была вам полезна!

Уменьшение размера резонатора выхлопной трубы для новой автомобильной конструкции

Новая технология от Faurecia, поставщика автомобильной промышленности, позволяет уменьшить размер резонатора выхлопной трубы почти до точки схода. Это еще один пример того, как инновации могут дать новую жизнь механическим системам старых линий.

Резонаторы обычно устанавливаются на автомобилях с длинными выхлопными трубами. Труба усиливает звук, проходящий от двигателя через выхлопную трубу, создавая раздражающие высокочастотные звуки и гармоники.

Резонаторы представляют собой большие трубы, спроектированные так, чтобы звуковые волны могли расширяться, терять энергию и подавлять высокочастотные волны. Это устраняет наиболее раздражающие звуки и позволяет автопроизводителям оптимизировать глушители для подавления низкочастотных звуков.

Проблема в том, что транспортным средствам, даже большим, не хватает места под кузовом, сказал Эндрю Понтиус, вице-президент Faurecia по линейке продуктов для легковых автомобилей.

«Подумайте о том, как быстро растет количество вещей, которые мы хотим видеть в наших автомобилях, от систем безопасности и исполнительных механизмов до всех удобств, которыми мы живем», — сказал он. «Все они смещают друг друга, и в то же время днище становится более аэродинамичным, чтобы увеличить пробег. Это приводит к попаданию выхлопной системы в днище автомобиля».

Главные новости: Шесть принципов бережливого производства для мира Индустрии 4.0

Итак, Форесия решила найти лучший способ подавить резонанс. Один из хорошо известных подходов заключался в сверлении отверстий в выхлопной трубе для сброса давления. К сожалению, горячие газы, вырывающиеся из этих отверстий, будут производить раздражающие шумы и, возможно, повредить тормозную и топливную системы.

Тем не менее, этот подход заинтриговал Хартмута Строба, инженера, руководившего разработкой нового резонатора.

«Что нам нужно было сделать, так это найти способ, чтобы энергия акустической волны проходила через отверстие в трубе, не производя никакого шума и не выпуская никаких газов». — сказал Строб.

В конце концов ему пришла в голову идея: массив из 1200 микроотверстий шириной 70 микрон (эквивалентно двум листам фольги) и длиной 2 мм. Несмотря на крошечные размеры, они были достаточно большими, чтобы рассеять энергию акустической волны. Тем не менее, когда газ пытался выйти через них, создаваемое им трение создавало барьер, удерживающий газ внутри выхлопной трубы.

Подробнее о компактных инновациях: Tiny Gyroscope направлен на улучшение носимых нанотехнологий

Строб начал проводить симуляции, чтобы оптимизировать размер и форму массива, чтобы сбалансировать снижение шума с удержанием выхлопных газов. Его команда играла с различными геометриями и узорами и научилась оптимизировать резонатор для диапазона частот. В конечном итоге он получил массив из 1200 микрощелей.

Тем не менее, экран резонатора создавал проблемы с материалом. Обычные выхлопные системы и глушители изготовлены из ферритной стали, которая хорошо противостоит воде, соли и выхлопным газам. Но у них нет отверстий. 1200 отверстий резонатора будут уязвимы для коррозии, которая в конечном итоге может их заблокировать.

Команда Строба перешла на высококачественную нержавеющую сталь, но ее коэффициент теплового расширения в два раза выше, чем у ферритовой выхлопной трубы. Их конструкция в конечном итоге заключала экран из нержавеющей стали в ферритовую раму, прикрепленную к выхлопной трубе. Это позволяло сетке расширяться и сжиматься внутри, не отрываясь от трубы.

Получить экран оказалось на удивление легко. Пищевая промышленность десятилетиями использует микроперфорированные сетки в качестве фильтров и умеет изготавливать их на заказ.

— Это механический процесс, — сказал Строб. «Начнем с рулона нержавеющей стали толщиной 0,3 мм и шириной 300 мм. Пресс с инструментом, который выглядит как множество прямоугольных ножей, падает вниз и делает прорези в рулоне. Это сгибает катушку, которая растягивается в длину, чтобы открыть геометрию щели, и снова прижимается к плоской поверхности».

Подробнее об улучшении производства: Грег Марк из Markforged о 3D-печати металлом, аддитивном производстве

Хотя фабрика должна перетачивать режущий инструмент каждые две смены, этот процесс отлично подходит для массового производства. Это важно, так как резонатор теперь установлен на Chevrolet Silverado, самом продаваемом большом пикапе в США.

— Мы обратились в General Motors пять лет назад, и это было началом, — сказал Понтиус. «Сейчас это 600 000 грузовиков. GM сделала ставку не на программу низкого риска, а на свою жемчужину».

Faurecia также ищет возможность усадки глушителей. Это крупнейший в мире производитель пассивных клапанов, регулирующих поток выхлопных газов двигателя. Это снижает шум настолько, что позволяет уменьшить размеры глушителей на 30 процентов. Его новые активные клапаны обеспечивают дополнительное снижение шума при одновременном контроле противодавления выхлопных газов для повышения производительности двигателя.

Компания также разрабатывает системы активного шумоподавления, в которых используются драйверы на основе кевлара для акустического подавления шумов, издаваемых выхлопными системами.

Подробнее Эксклюзивные истории от ASME.org: Инновации в биоматериалах создают новые роли для инженеров 7 самых крутых роботов-спасателей справятся практически с любой катастрофой Молодой инженер добивается больших успехов с протезом стопы

Нам нужно было сделать следующее найти способ, чтобы энергия акустической волны прошла через отверстие в трубе, не создавая шума и не выпуская никаких газов.