Rezonátor výfuku automobilu: konstrukční vlastnosti a běžné závady

Na začátku století, kdy se auta teprve učila jezdit, byl výfukový systém vyvinut pouze proto, aby přehlušil hluk motoru. A částečně odstranit toxické plyny od řidiče a cestujících. Globálně se výfukový systém nezměnil 60 let, dokud do něj nebyl vložen katalyzátor. Ale rezonátor byl součástí povinné sady plnohodnotného výfukového systému.

Proč potřebujeme rezonátor?

Jeho hlavním úkolem je snížit hladinu hluku a částečně i vibrace. Vše se děje následovně. Při spalování paliva ve spalovací komoře unikají horké výfukové plyny vysokou rychlostí do výfukového potrubí. Prakticky neodvádí teplo a nesnižuje rychlost plynů a také neovlivňuje zvukové vlny tvořené výbušnými procesy ve válci. Průřez potrubí, kterým plyny procházejí, se také nemění.

V systémech s katalyzátorem je to katalyzátor, který jako první utrpí tepelný šok výfukových plynů. Pokud v systému není katalyzátor nebo je nahrazen pojistkou plamene, jako první se s plyny setká rezonátor. Podle fyzikálních zákonů je pro snížení rychlosti plynů nutné změnit průřez potrubí a směr pohybu a také objem, ve kterém se plyny nacházejí. Proto má rezonátor větší průměr přijímací trubky.

Aby se přinutilo plyny změnit směr, jsou uvnitř tělesa rezonátoru instalovány perforované můstky a perforované vodicí trubky. Propojky tvoří rezonátorové komory a perforace na vodicích trubkách pomáhají tlumit rychlost plynů a podle toho měnit délku kmitů vln. Díky tomu je za rezonátorem ve výfukovém systému výrazně snížena hladina hluku.

Jak rezonátor ovlivňuje výkon?

Každá komora rezonátoru obsahuje jiný objem ve srovnání se svými sousedy, což také pomáhá vyrovnat a změnit délku zvukových vln. To samozřejmě ovlivňuje výkon motoru, protože k pohybu plynů tímto labyrintem je zapotřebí další síla. Odhaduje se různě v závislosti na modelu motoru a typu výfukového systému, ale obecně rezonátor odebírá asi 8-10 % výkonu motoru.

Tento problém se pokusili vyřešit ve 20-30 letech minulého století velmi jednoduchým způsobem. Na vstupu do výfukového systému byla instalována jednoduchá klapka a splitter. Když byla klapka otevřená, plyny volně vycházely, vydávaly spoustu hluku, to vše bylo doprovázeno kouřovou clonou, ale výkon motoru prudce vzrostl o stejných 10-15%. Tlumič bylo povoleno otevřít jen mimo město, takže při vjezdu se klapka zavřela a hluk utichl, jak to tehdejší tlumiče dovolovaly.

Poruchy a řešení problémů

Hlavním nepřítelem každého rezonátoru je rez. Bojovat s ním tradičními metodami je zbytečné. Jakýkoli polymerový nebo organický antikorozní povlak, barva, základní nátěr okamžitě vyhoří, když motor nastartuje. Proto v polovině minulého století začali inženýři používat několik typů oceli pro výrobu výfukových systémů:

● nerezové, drahé, ale velmi účinné nerezové rezonátory také vyhoří, ale jejich životnost je desítkykrát vyšší než u běžných ocelových systémů;

● hliníková ocel, jedná se o konstrukční ocel standardní tloušťky, ale potažená tenkou vrstvou hliníku, vydrží pět let a je nejběžnějším materiálem pro levné vozy;

● běžná ocel, natřená žáruvzdornou základní barvou, vydrží na našich silnicích asi rok.

Odtud první porucha rezonátoru – odtlakování v důsledku vyhoření pouzdra. Ve většině případů se zrezivělý rezonátor jednoduše vymění, ale ve vzácných případech, kdy to stav kovu umožňuje, můžete nainstalovat záplatu a počkat ještě pár měsíců.

Známky vyhoření jsou zcela jasné. Jedná se o průnik plynů směrem ven a vysokou hladinu hluku ve střední části výfukového systému. Abyste se ujistili, že tělo rezonátoru vyhořelo, není nutné jej odstraňovat. Zkušený technik určí stav systému na výtahu a diagnostikuje jej. Oprava korozí poškozené plechovky rezonátoru však ve většině případů není z hlediska logiky a vyhazování peněz opodstatněná. Je lepší koupit nový.

Druhým problémem, na který může řidič narazit, je koksování komor rezonátoru. Příčinu sazí v systému je možné zjistit pouze pomocí kompletní diagnostiky motoru, ale s největší pravděpodobností budete muset věnovat pozornost zapalovacímu systému, časování ventilů a složení směsi paliva a vzduchu.

Pokud jde o čištění komor rezonátoru, to má smysl v případech, kdy je vnější stav pouzdra uspokojivý. Pro čištění komor je nutné otevřít pouzdro, odstranit karbonové usazeniny a saze a poté sestavit rezonátor svařováním. Je to hodně práce, otevírání a montáž plechovky trvá dlouho, takže pokud samotný rezonátor není příliš drahý a není vyroben z nerezové oceli a najeto výfukový systém je více než 80-90 tisíc km, jeho výměna bude vypadat racionálněji.

Vyplatí se instalovat přímoproudý rezonátor?

Konstrukce přímoproudého rezonátoru se od klasického liší tím, že plyny na své cestě na svobodu neprocházejí labyrintem komor a děrovaných trubek a přepážek. Dopředný proud, nebo jak se tomu říká, silnější, je zpravidla stejné těleso rezonátoru, ale uvnitř je místo komor, membrán a přepážek instalována pevná perforovaná trubka stejného průměru jako celý výfukový systém.

Pokud nainstalujete silnější, zvuk se jistě změní. Pouze odborník obeznámený s konkrétním, individuálním motorem a konkrétním výfukovým systémem může říci, jak moc rezonátor s přímým prouděním ovlivní výkon. Proto se stále nevyplatí lichotit si myšlenkou, že po instalaci přímoproudého rezonátoru se výkon znatelně zvýší.

Výfukový systém je každopádně přesně vypočítaný řetěz, ve kterém záleží na každém článku a jakákoliv nepromyšlená změna jeho charakteristiky je jen velmi těžko předvídatelná.

Rezonátor je jedním z prvků výfukového systému automobilu. Nachází se mezi katalyzátorem (nebo pojistkou plamene) a tlumičem výfuku. Tvarem a průměrnými rozměry je rezonátor přibližně stejný nebo o něco menší než tlumič.

K čemu je rezonátor?

Navzdory podobnosti tvaru a velikosti je funkce rezonátoru odlišná od funkce tlumiče, i když existují určité podobnosti. Hlavní úkoly rezonátoru jsou následující.

Vyhlazování pulsací plynů vyskytujících se ve výfukovém traktu během provozu motoru

Toto je hlavní funkce rezonátoru. Na rozdíl od představy běžného motoristy, který se neponoří do džungle designu, je proudění výfukových plynů nerovnoměrné při pohybu od motoru na ulici. Ve skutečnosti se nejedná o rovnoměrný proud měnící pouze rychlost v závislosti na otáčkách, ale o konstantní pulzující proudění jednotlivých porcí plynu. Tyto pulzace na výstupu motoru odpovídají pracovním cyklům spalovacího motoru, ale pak se mohou chaoticky míchat a rušit samy sebe. V důsledku „tlačení“ plynových pulsů proti sobě vzniká na výstupu odpor (zpětná voda). To vede ke snížení výkonu a zvýšené spotřebě paliva. A úkolem konstruktérů, kteří navrhují výfukový systém, je udělat tyto pulzace co možná nejuspořádanější a nevytvářet ve výfuku zálohu. K tomu je nejprve zapotřebí rezonátor. Konstrukce rezonátoru bude diskutována níže.

Snížení hluku z výfukového systému

Rezonátor sdílí tuto funkci s tlumičem výfuku a je prvním stupněm snižování výfukového objemu.

Snížení teploty výfukových plynů

Výfukové plyny jsou po průchodu katalyzátorem, který pro efektivní provoz vyžaduje vysoké teploty (proto se uvolňuje jako první), stále velmi horké a dosahují hodnot několika set stupňů. Rezonátor ochlazuje proudění a zabraňuje vyhoření prvků výfukového systému.

Rezonátorové zařízení

Vzhledově je rezonátor jednoduchou kovovou uzavřenou „plechovkou“ – často se nazývá tlumič jako takový. Struktura tohoto prvku je však mnohem složitější, než se zdá. Uvnitř rezonátoru je několik oddílů vzájemně propojených sítí trubek. Tyto trubky mají různé tvary a průměry a některé jsou vyrobeny se speciální směrovou perforací. Navíc mohou tyto trubky do sebe zapadat, mít odbočky atd.

Rezonátor je ve skutečnosti složitý labyrint, kterým se v něm „ztrácejí“ výfukové plyny, opakovaně se odrážející od stěn a procházející perforací. Zpomalují tak rychlost a částečně i teplotu. Zároveň se sníží akustické pozadí.

Existuje obrovské množství typů a podtypů vnitřní struktury automobilových rezonátorů. Ale tento prvek má jeden význam: snížit rychlost plynů a ochlazovat je a zároveň regulovat pulzaci obecného proudění podél cesty k tlumiči.

Typy rezonátorů

Klasický rezonátor

Nejjednodušší provedení se skládá z dvojice vnitřních přepážek spojených jednou nebo dvěma mezilehlými trubkami. Před érou masového zavedení katalyzátorů a elektronických řídicích systémů byly právě takové konstrukce instalovány na automobily s nízkým výkonem.

V případě potřeby si můžete sami vyrobit jednoduchý rezonátor (což řemeslníci často dělají), mající určitou sadu materiálů a svařování. O zvýšení účinnosti motoru v tomto případě samozřejmě není třeba mluvit.

Kombinovaný rezonátor

Tímto typem jsou vybaveny všechny moderní vozy. Kombinovaný rezonátor vyžaduje přítomnost nejen přepážek a trubek, ale také dalších prvků. Například vnitřní výplň tepelného izolantu, která snižuje zahřívání podlahy karoserie nad „plechovkou“ a zároveň slouží jako pohlcovač akustických vln. Také, jak je uvedeno výše, mohou existovat různé větve, složité perforace, teleskopický systém trubek (jedno uvnitř druhého) a další technické triky.

Sportovní rezonátory

Tato kategorie je vzácná a specifická vzhledem k celkové hmotnosti výfukových systémů. Pokud je v civilních výfukových traktech rezonátor multifunkční, pak se v případě sportovních aplikací veškerý důraz přesouvá směrem k maximální účinnosti motoru. Jinými slovy, vlastnosti tlumení hluku a tepelné izolace se stávají druhořadými a do popředí se dostává úkol minimálně bránit proudění plynů. Globálně lze sportovní rezonátory rozdělit na dva typy.

• Sportovní rezonátory s nízkým odporem. Konstrukce je do značné míry podobná starým klasickým rezonátorům s jednoduchým zařízením. Na rozdíl od masového segmentu je však konstrukce sportovních rezonátorů důkladně propočítána na továrních lavicích, aby bylo dosaženo maximální účinnosti při odstraňování proudění plynu. Částečně na úkor akustického komfortu a dalších ukazatelů.
• Přímé tokové rezonátory. Jak název napovídá, uvnitř takových „plechovek“ není žádná rozsáhlá síť potrubí a přihrádek. Plyny při průchodu přímoproudým rezonátorem narážejí na minimální odpor, pouze se trochu „zklidní“ při odrazu od stěn. Konstrukce přímoproudého rezonátoru (stejně jako přímoproudého tlumiče) je zaměřena na nekompromisní účinnost výfuku, prakticky bez ohledu na jiné aspekty. Pouze pro použití na závodních autech.

Problémy s rezonátorem

Existují pouze dvě možné poruchy rezonátoru: vyhoření vnějšího pláště a zničení vnitřní struktury – vyhoření trubek a stěn. Takové poškození vede k řadě následků.

• Zvýšená hladina hluku. Zpočátku to samé charakteristické „mumlání“ výfuku, které se s přibývajícím místem vyhoření mění v hlasitý nepříjemný řev. Samozřejmě stojí za zmínku, že sportovní výfukové systémy mívají zpočátku basový tón. Ale pokud je rezonátor poškozen, zvuk se stává ostřejším a hlasitějším.
• Zápach z výfuku v kabině. V případě odtlakování vnějších stěn rezonátoru dojde k úniku plynů do ulice poblíž podlahy předních cestujících.

Zvláštností porušení vnější těsnosti rezonátoru (a výfuku jako celku) je, že rozsah poškození, zejména při aktivní jízdě, se může zvětšit jako lavina. Dnes je to malý bas v oblasti podlahy a o pár dní později se při dalším aktivním startu ze semaforu náhle ozve ohlušující řev – malá vypálená dírka prudce zvětšila svou plochu. Proto se doporučuje při prvních známkách poškození rezonátoru jej co nejdříve vyměnit, případně provést kvalitní opravy svařováním. Nouzově můžete použít speciální vysokoteplotní pastu na výfukové systémy, ale rozhodně s ní nepočítejte jako s plnohodnotnou opravou.