02.05.2011

Тюнинг выхлопных систем

Глушители многие говорят - «банки»

Многие автовладельцы стараются сделать свой автомобиль более индивидуальным, звук его выхлопной системы более басовитым и породистым, а мотор более мощным и темпераментным. Любителям быстрой езды постоянно недостаточно мощности и крутящего момента двигателя. Когда комбинации всевозможных настроек и регулировок уже опробованы, то остается только форсировка двигателя — процедура весьма недешевая.

Подавляющее большинство автовладельцев слышали о так называемых спортивных выхлопных системах. Автомобильный глушитель должен погасить звук, неоднократно отразив его в лабиринте труб либо путем его направления в материал, способный поглощать звуки. При этом в идеале не должно создаваться никаких помех для выходящих выхлопов, а если они создаются, то они должны быть минимальны. Многие производители выпускают универсальные заменители (в том числе и тюнинговые) — детали, не являющиеся оригинальными. Запчастей от фирм производителей тюнинговых выхлопных систем великое множество. Всем известны такие производители, как Sebring, Remus, Apexi, Magnaflow, Asso, Blitz, Injen, Dc sports, Hks, Powerful, Bosal, Ulter и т.д.

Основная масса тюнинговых спортивных глушителей является универсальными — их можно установить на практически любой автомобиль, за редким исключением. Проблемы возникают лишь тогда когда запчасть, на которую пал выбор, велика, или наоборот, мала для автомобиля. Но такие недоразумения случаются крайне редко. Покупателю необходимо определиться в своих предпочтениях. Хочет ли он чёрную вороненую сталь, полированную нержавейку, или наоборот тусклый металл, один или два выхода, прямые или загнутые вверх (dtm style) трубы, с вылетом или без ну и, конечно, самое главное — звучание глушителя, т. е. его голос. Вот некоторые из наиболее часто встречаемых видов спортивных глушителей.

Необходимо знать и учитывать — после того как глушитель будет установлен, ему необходимо некоторое время, чтобы приработаться. После приработки тембр и тональность звучания могут измениться. На веб-сайтах отдельных фирм-производителей можно прослушать голоса производимых ими глушителей. Это может существенно облегчить поиски наиболее подходящего для вас глушителя. Стоимость готовой детали зависит от качества используемых материалов, технологии изготовления, бренда. Зачастую тюнинговая деталь по стоимости даже выигрывает оригиналу — в этом случае владелец, решившийся на ремонт глушителя, может «убить двух зайцев»: осуществить тюнинг своей выхлопной системы и избавиться от старого прогоревшего глушителя.

Отечественные глушители, изготовленные из нержавеющей стали, очень часто даже превосходят импортные по качеству и сроку службы. Порой можно встретить в продаже очень дорогие изделия из титана. Чем у глушителя больше внутренний объем, тем лучше глушится звук выхлопа. Басистого звука работающего двигателя можно достигнуть разными способами: за счет использования прямой трубы или, например, за счёт резкого увеличения расширения конца трубы глушителя. Синтетический наполнитель в корпусе глушителя лишь подавляет высокочастотные шумы. Важно помнить, что серьезные доработки выпускной системы требуют также и серьёзной переделки системы впуска. Поэтому, устанавливая тюнинговую систему выпуска, не стоит думать, что доработки автомобиля на этом закончатся.

Один из способов «бюджетной» доработки выпускной системы — установка оконечного глушителя, резонатора и усовершенствованного выпускного коллектора (в просторечье — «паука»). Установка соединительных труб увеличенного диаметра тоже даст некоторую прибавку по мощности.

В большинстве случаев доработка выхлопной системы автомобиля помогает увеличить мощность двигателя. Лучше всего менять выхлопную систему полностью, вместе с выпускным коллектором. Для дополнительного прироста мощности можно также увеличить (до 60 мм) диаметр соединительных труб. Как правило, в среднем прибавка по мощности у двигателя после замены выхлопной системы составляет 3 -10%.

Максимального прироста мощности можно добиться в том случае, если удалить из старой системы катализаторы (об этом читайте раздел, посвящённый замене катализаторов), предусмотренные заводской сборкой. Если мотор автомобиля имеет большой объем (свыше 2-5‑и литров), то это дает большие возможности для достижения прироста по мощности, а вот увеличить мощность у автомобилей с маленьким объёмом двигателя довольно сложно даже при правильно проведённой замене выхлопной системы на более доработанную. Мощность у двигателя может увеличиться всего на пару процентов, но зато на малолитражных автомобилях замена выхлопной системы позволяет в значительной степени снизить неприятные шумы, возникающие при выхлопе, а звук становится более мягким, бархатистым и глухим, что порой тоже немаловажно для автовладельца.

Чуть подробнее стоит остановиться на том, как работает выхлопная система автомобиля. Каждому, кто хоть немного знаком с устройством автомобиля, этот вопрос покажется, возможно, глупым. Однако все не так просто, как кажется на первый взгляд. Среди автомобилистов, как выяснилось, распространено большое количество мифов об этой, казалось бы, простейшей системе.

Итак, основными функциями выхлопной системы автомобиля являются:

Отвод токсичных, отработанных газов сначала из  моторного отсека, а затем и вовсе за пределы автомобиля.
Уменьшение выброса в атмосферу вредных газов и примесей (за это отвечает катализатор).
Уменьшение уровня звука, производимого работающим двигателем.

Можно проследить путь, который проходят отработанные газы, начиная от двигателя и заканчивая концом выхлопной трубы. После того, как в контакте с кислородом сгорает топливная смесь, все несгоревшие вещества находятся в газообразном состоянии, при этом газы эти в силу строения двигателя автомобиля, находятся в сжатом состоянии, под давлением и сильно нагреты.

Первый «пункт назначения» этих газов — выпускной коллектор. Чаще всего он стальной, но иногда бывает и чугунный. Этот коллектор объединяет в себе несколько выпускных портов двигателя. Потоки исходящих газов, при этом, в коллекторе встречают существенное сопротивление, и на его преодоление тратится значительная часть от мощности двигателя. Для оптимизации этого явления применяется так называемый «паук».

«Паук» представляет собой особенной формы выпускной коллектор, конструкция которого состоит из плавно изогнутых каналов одинаковой длины — такая форма позволяет ему уменьшать сопротивление потока исходящих газов.

Конструкция «паука» позволяет настраивать, приспосабливать его под особенности конкретного автомобиля и двигателя. Настройка «паука» заключается в порядке соединения труб-приемников с портами, выпускающими отработанные газы. При этом коллектор может быть «коротким» и «длинным». Для 4‑цилиндрового двигателя, например, схема настройки длинного коллектора-«паука» будет выглядеть как 4-2-1, а схема короткого как 4-1. При этом к длинному коллектору-«пауку» присоединяется муфта 2-1, а у коллектора с короткой схемой все немного сложнее.

«Паук» 4-1 существенно высвобождает мощность двигателя только в очень небольшом диапазоне оборотов (около 6000 об/мин) и чаще всего он применяется только для автомобилей с форсированными двигателями с широкофазными распредвалами — то есть для машин в основном спортивных. Коллекторы-«пауки» на 4-2-1 гораздо больше подходят для обычных легковых автомобилей, для «любительского» тюнинга, поскольку работают в более широком диапазоне оборотов, экономя мощность автомобиля и обеспечивая прирост по  крутящему моменту.

В цифрах этот прирост высвобождаемой за счет коллектора мощности выглядит так: максимальный, но трудно достижимый результат — прирост в 10%, практически же реально достигается, как правило, только 3-7%.

После того, как отработанные газы пройдут коллектор, они попадают в катализатор, основная функция которого — сжечь остаточные вредные соединения. Почти во всех автомобилях он одновременно справляется и с тем, чтобы подавить излишний уровень шума выхлопной системы.

Среди автомобилистов бытует мнение о том, что мощность автомобиля можно повысить, удалив катализатор. Этот вопрос заслуживает отдельного разговора, но вкратце — удалив катализатор на новом автомобиле, хоть сколько‑нибудь заметного прироста мощности вы не добьетесь. Современные высокопоточные катализаторы почти не создают сопротивления потоку отработанных газов, и при этом крохотном замедлении дают ряд существенных плюсов: снижение уровня шума, снижение вреднейших выбросов в атмосферу и снижение вероятности придирок со стороны сотрудников ГИБДД и их «собратьев» в странах Евросоюза, если вы отправитесь в путешествие в какую‑либо европейскую страну. Современные 3‑дюймовые катализаторы превосходят по своей пропускной способности многие 2‑дюймовые тюнинговые глушители.

И вот мы подобрались к следующему пункту назначения исходящих газов — после еще одного отрезка трубы они попадают в систему из одного или нескольких глушителей или резонаторов.

Типы глушителей

В современном автомобилестроении применяется в основном 2 вида глушителей: прямоточные и обратнопоточные. Ранее были распространены глушители с внутренней перегородкой, но сейчас они практически не используются ввиду очень слабого выхлопного потока у такой конструкции.

Как видно уже из названия, в глушителе прямоточном от входа до выхода идет прямая перфорированная труба. Перфорация дает газам возможность разойтись по всему объему глушителя. Такие глушители размещаются с правой или левой стороны машины, и потому эти системы носят название системы со смещенным прямоточным глушителем.

Системы обратнопоточных глушителей гораздо менее эффективны — на 30-40% меньше от эффективности прямопоточных. Это неудивительно, поскольку в силу конструкции обратнопоточных глушителей исходящие газы вынуждены на своем пути дважды делать разворот на 180 градусов — что, естественно, снижает их скорость и эффективность системы в целом.

Соединительные трубы

Соединительная труба (иногда ее называют сердечной трубой) — это труба согнутая с использованием сердечника необходимым образом так, чтобы ее внутренний диаметр оставался максимально постоянным. Наиболее важный момент этой конструкции — создание минимальных помех и паразитных завихрений для потока газов. Идеальной была бы прямая, ровная система, с постоянным диаметром, где никакие швы и коленца не создают препятствия газу. Применительно к реальным автомобилям это невозможно — для монтажа и демонтажа гораздо удобнее собирать систему из коротких секций, поэтому приходится сглаживать «шоссе для газа» с помощью сердечных труб и отполированных внутренних швов.

Минимальное сопротивление для газа может обеспечить лишь грамотная, простая и эффективная конструкция, а  проблему внутренних швов хороший сварщик решает с помощью шлифовки.

Размеры труб

Еще одно заблуждение автомобилистов — предпочтения большого диаметра выхлопной трубы. Оснований для этого нет, поскольку слишком большой диаметр трубы позволит горячему газу слишком быстро остыть, а остывший газ плотнее и тяжелее — а значит, и движется он медленнее.

Температура в работающем выпускном коллекторе достигает 1300С, чуть менее высокий уровень (1100С) сохраняется на месте стыковки с приемной трубой, внутри работающего катализатора сотовый наполнитель раскаляется до 1050С, еще чуть ниже диапазон рабочих температур внутри резонатора — от 700 до 1000С, и еще сильнее падает рабочая температура внутри глушителя — не более 350С.

Сохранить высокую температуру газов можно было бы также, обработав внутреннюю поверхность труб выхлопной системы слоем теплоизоляции, но для серийных автомобилей это слишком дорогое решение. К тому же подбор оптимального диаметра трубы — достаточно простой и эффективный способ избежать охлаждения газов, чтобы выдумывать другие способы.

Для машин с двигателями, мощность которых не превышает 350 л.с. достаточным диаметром трубы является 7-9 см. Если мощность двигателя превышает указанную цифру — целесообразно применять выхлопную трубу с диаметром 10 см.

Колебания

Выход отработанных газов из двигателя не представляет собой непрерывного потока. Поток газов останавливается каждый раз, когда закрываются выпускные клапаны, и возобновляется снова с их открытием. Чем выше обороты и чем больше в двигателе цилиндров, тем выше частота этого пульсирующего потока газов. Таким образом, поток газов движется с определенной периодичностью и неоднородным, чередующимся давлением внутри этого потока. Давление выше атмосферного в «голове» этого потока постепенно сводится к давлению ниже атмосферного в хвосте отрезка потока. Поток газов и движется за счет перепадов давления внутри него, поскольку отрезок с низким давлением тянет за собой следующий поток газов, с  давлением более высоким.

Грамотно настроенная система выхлопа позволяет потоку газа «пульсировать» чаще и с большей скоростью. Но в рабочем режиме обороты двигателя могут меняться. Поэтому такая настройка возможна лишь в определенном диапазоне оборотов.

Например, настройка выхлопной системы в двигателях Honda позволяет коллекторам работать на высоких оборотах (4500-6500 об/мин). На обычных легковых автомобилях предпочтительнее (и более распространены) настройки на низкие обороты, поскольку за счет этих небольших потерь в крутящем моменте можно повысить мощность двигателя. Низкое сопротивление выхлопной системы — необходимое условие для достижения повышенной мощности двигателя. Настройка высокопоточного выхлопа обычно производится на начальной стадии тюнинга.