Что такое резонатор и для чего он нужен в выхлопной системе

Любой двигатель внутреннего сгорания — очень шумный агрегат. А большая часть шума приходится на выхлоп. Чтобы снизить уровень его звука, в выхлопной системе используют специальные устройства — глушитель и резонатор. И если первый, в соответствии со своим названием, только приглушает шум, то для чего нужен резонатор в выхлопной системе? Давайте разберёмся в устройстве резонатора, видах резонаторов и почему установка резонатора до глушителя — это нормально.

Зачем нужен резонатор в выхлопной системе

Основная задача резонатора, как и глушителя, — снизить звуковое сопровождение от потока выхлопных газов. Он работает в основном с низкочастотными звуками. Помимо их громкости, резонатор ещё и выравнивает перепады давления газов, а также снижает их температуру. Всё это важно для работы двигателя: необходимо, чтобы газы эффективно отводились и не задерживали следующую «порцию».  

Устройство и принципы работы резонатора

Работающий двигатель выбрасывает раскалённые газы под давлением из цилиндров через выпускные клапаны. Газы оказываются в выпускном коллекторе, а далее в приёмной трубе выхлопной системы, где их поток движется с большой скоростью. Температура газовой смеси достигает на этом этапе 650°C, поэтому элементы выхлопной системы испытывают серьёзные тепловые нагрузки.

Сначала поток газов оказывается в каталитическом нейтрализаторе (если он есть) и только затем попадает в резонатор — первый рубеж снижения громкости выхлопа. Резонатор глушителя — это, как правило, цилиндрический корпус, внутри которого организована система камер и каналов с перфорацией.

Как работает резонатор? Его каналы и камеры спроектированы так, что при прохождении через них газов происходит взаимное поглощение волн давления — они гасят сами себя, то есть становятся тише. Параллельно снижается температура выхлопных газов: резонатор выступает своеобразным теплообменником. А понижение температуры продлевает срок службы других деталей выхлопной системы, прежде всего глушителя. 

Если убрать резонатор из выхлопной системы (например, заменив его обычной трубой), мотор не заглохнет и машина останется на ходу. Но делать это нежелательно по ряду причин:

• Выхлопная система перестанет справляться с шумом, звук будет неприятным и более громким.
• Повышение температуры выхлопных газов снизит ресурс основного глушителя и креплений всей выпускной системы.
• Мощность двигателя может заметно снизиться из-за нарушения оптимального газообмена в цилиндрах. Заодно возрастёт расход топлива.

Последний пункт нужно пояснить подробнее. Резонатор получил своё название не просто так. Помимо снижения шума, он отвечает за правильную «настройку» волн давления и разрежения в выпускной системе. Первые помогают быстрее отводить выхлопные газы, а вторые — засасывать в двигатель больше свежей горючей смеси в момент, когда у цилиндра одновременно открыты впускные и выпускные клапаны. Этот процесс инженеры называют продувкой. Если убрать резонатор, вышеупомянутые волны никуда не денутся, но уже не будут попадать «в такт» (в резонанс) с работающим мотором.

Возможные неисправности резонатора, диагностика и методы устранения неполадок

Мы рассмотрели резонатор: что это такое и как работает. А сложно ли определить исправность этой детали? Обычно нет, поскольку её выход из строя выдают несколько заметных симптомов:

1. Повышенный шум работы двигателя. В этом случае под подозрением оказывается вся выхлопная система. Но зачастую именно резонатор или его соединения не справляются с высокой температурой и агрессивной средой, пропуская выхлопные газы наружу. Среди причин — прогоревший корпус либо разошедшиеся сварные швы, что встречается несколько реже. Решением проблемы должна стать замена резонатора. В некоторых случаях помогает сварка элементов или установка заплатки, в зависимости от качества повреждений.
2. Дребезжащие или иные посторонние звуки из-под днища. Обычно это тоже следствие разрушения швов или стыков, но внутри устройства. В этом случае после диагностики всей выхлопной системы, вероятнее всего, специалист техцентра объявит, что резонатор прогорел. А значит, больше не справляется со своими задачами. Решением может быть только замена резонатора на новый.
3. Снижается мощность двигателя. Симптом не очевидный. Потерю мощности с проблемами выхлопной системы обычно связывают, предварительно перебрав все остальные симптомы непосредственно по двигателю — от пропусков зажигания до неисправностей в топливной системе. И всё же так называемая закоксовка, когда глушитель забивается сажей, случается. При этом нарушается расчётное (заводское) распределение волн давления в выхлопе и ухудшается наполнение цилиндров. Иногда решить проблему помогают чистка или прожиг резонатора, но самое надёжное — заменить деталь. И конечно, устранить причину закоксовки.
4. Утечка выхлопных газов. Этот симптом обычно ощущается параллельно с повышением низкочастотного шума. Выхлоп из прохудившегося резонатора может чувствоваться в салоне автомобиля.

Причина выхода резонатора из строя обычно банальна: он просто гниёт. Противостоять коррозии деталь не может из-за постоянного воздействия высоких температур и агрессивных веществ — как снаружи (дорожные реагенты), так и внутри (компоненты выхлопных газов). Резонатор выхлопной системы не покрасишь краской и не обработаешь антикором. Обычная краска выгорит сразу при запуске двигателя, а термостойкие сорта грунта и краски — с некоторой задержкой (за несколько месяцев).

Поэтому выхлопные системы изготавливают из коррозионно-стойких материалов. В бюджетном варианте это так называемая алюминизированная сталь — когда деталь сделана из обычной стали, внешняя поверхность которой покрыта слоем алюминия. 

Наиболее долговечным решением считаются выхлопные системы из нержавеющей стали. Вариант недешёвый, но такой глушитель прослужит в несколько раз дольше обычного.

Так что прогар — основная причина поломок резонатора. При ремонте можно установить заплатку или просто заварить шов или дыру — но, это скорее всего, будет временное решение. Резонатор продолжит гнить, да и сварка сама по себе провоцирует коррозию. Так что через несколько месяцев ремонт может потребоваться снова.

Какие виды резонаторов используют в автомобилях

В самом простом варианте резонатор — это труба с отверстиями, проходящая сквозь закрытый цилиндр большего диаметра и объёма. Но этот узел современных автомобилей может иметь более сложную конструкцию. Например, дополнительную оболочку, полость под которой заполняется теплоизолятором. Он не только поглощает шум, но и дополнительно изолирует кузов от высоких температур.

Всё чаще встречаются и комбинированные резонаторы, состоящие из двух частей. Первая часть обычная — труба с перфорацией и внутренними переборками, тогда как вторая заполняется шумопоглотителем (чаще базальтовым волокном, не боящимся высоких температур). Комбинированные устройства эффективнее обычных.

Для чего нужен резонатор глушителя прямоточного типа? Такие ставят на спортивные автомобили, и это более сложное с инженерной точки зрения устройство. С одной стороны, он должен так же эффективно гасить шум, но при этом обязан пропускать через себя поток газов, не создавая им серьёзных препятствий. Имеющие более изощрённую конструкцию и внутреннюю структуру спортивные резонаторы обычно изготавливают из нержавеющей стали с изрядным запасом прочности.

Спортивные резонаторы, как правило, элемент тюнинга. Устанавливать их следует лишь под контролем специалистов и весьма осторожно, с учётом всех аспектов работы выхлопной системы. Неудачный подбор нештатного резонатора не только снизит комфорт использования автомобиля, но и спровоцирует ремонт других систем.