Jak działają tłumiki

Tłumiki wyciszają większość hałasu silnika.

-

-Jeśli kiedykolwiek słyszałeś, jak silnik samochodu pracuje bez tłumika, wiesz, jaką ogromną różnicę może spowodować tłumik w poziomie hałasu. W tłumiku znajdziesz zwodniczo prosty zestaw rurek z kilkoma otworami. Te tuby i komory są tak precyzyjnie dostrojone jak instrument muzyczny. Mają one za zadanie odbijać fale dźwiękowe wytwarzane przez silnik w taki sposób, że częściowo się znoszą.

Tłumiki wykorzystują całkiem zgrabną technologię, aby wyeliminować hałas. W tym artykule przyjrzymy się wnętrzu prawdziwego tłumika samochodowego i poznamy zasady, dzięki którym on działa.

Ale najpierw musimy trochę wiedzieć o dźwięku. 

Dźwięk to fala ciśnienia utworzone z impulsów naprzemiennie wysokiego i niskiego ciśnienia powietrza. Te impulsy przedostają się przez powietrze z - jak się domyślacie - z prędkością dźwięku.

W silniku impulsy powstają, gdy otwiera się zawór wydechowy i nagle do układu wydechowego dostaje się strumień gazu pod wysokim ciśnieniem. Cząsteczki tego gazu zderzają się z cząsteczkami o niższym ciśnieniu w rurze, powodując ich nakładanie się na siebie. Z kolei gromadzą się na cząsteczkach nieco dalej w rurze, pozostawiając za sobą obszar niskiego ciśnienia. W ten sposób fala dźwiękowa przedostaje się w dół rury znacznie szybciej niż rzeczywiste gazy.

Kiedy te impulsy ciśnienia docierają do ucha, błona bębenkowa wibruje tam iz powrotem. Twój mózg interpretuje ten ruch jako dźwięk. Dwie główne cechy fali określają, jak odbieramy dźwięk:

• Częstotliwość fali dźwiękowej - Wyższa częstotliwość fal oznacza po prostu, że ciśnienie powietrza zmienia się szybciej. Im szybciej pracuje silnik, tym wyższy dźwięk słyszymy. Wolniejsze fluktuacje brzmią jak niższy ton.
• Poziom ciśnienia powietrza - Amplituda fali określa, jak głośny jest dźwięk. Fale dźwiękowe o większych amplitudach bardziej poruszają nasze błony bębenkowe i rejestrujemy to uczucie jako większą głośność.

Okazuje się, że można dodać do siebie dwie lub więcej fal dźwiękowych i uzyskać mniej dźwięk. Zobaczmy, jak to zrobić.

Kluczową cechą fal dźwiękowych jest to, że wynik przy uchu jest sumą wszystkich fal dźwiękowych uderzających w ucho w tym czasie. Jeśli słuchasz zespołu, nawet jeśli słyszysz kilka różnych źródeł dźwięku, wszystkie fale ciśnienia uderzające w bębenek uszne sumują się, więc bębenek czuje tylko jeden nacisk w danym momencie..

A teraz najfajniejsza część: możliwe jest wytworzenie fali dźwiękowej, która jest dokładnie przeciwieństwem innej fali. To jest podstawa dla tych słuchawek z redukcją szumów, które być może widziałeś. Spójrz na poniższy rysunek. Fala na górze i druga fala to czyste tony. Jeśli dwie fale są w fazie, sumują się w falę o tej samej częstotliwości, ale dwukrotnie większej amplitudzie. To się nazywa konstruktywna ingerencja. Ale jeśli są dokładnie poza fazą, sumują się do zera. To się nazywa Niszczące zakłócenia. W momencie, gdy pierwsza fala osiąga maksymalne ciśnienie, druga fala jest minimalna. Jeśli obie te fale uderzą w bębenek w tym samym czasie, nic nie usłyszysz, ponieważ te dwie fale zawsze sumują się do zera.

Ta treść nie jest kompatybilna na tym urządzeniu.

Jak fale dźwiękowe dodają i odejmują

W następnej sekcji zobaczymy, w jaki sposób tłumik jest zaprojektowany do tworzenia fal, które powodują jak najwięcej destrukcyjnych zakłóceń.

Wewnątrz tłumika znajduje się zestaw rurek. Rury te są zaprojektowane do tworzenia fal odbitych, które zakłócają się lub znoszą. Spójrz na wnętrze tego tłumika:

Spaliny i fale dźwiękowe wchodzą przez rurę centralną. Odbijają się od tylnej ściany tłumika i odbijają się przez otwór w głównym korpusie tłumika. Przechodzą przez zestaw otworów do innej komory, gdzie skręcają i wychodzą ostatnią rurę i opuszczają tłumik.

Komnata zwana a rezonator jest połączony z pierwszą komorą otworem. Rezonator zawiera określoną objętość powietrza i ma określoną długość, która jest obliczana tak, aby wytworzyć falę, która eliminuje określoną częstotliwość dźwięku. Jak to się stało? Przyjrzyjmy się bliżej…

Kiedy fala uderza w otwór, jej część przedostaje się do komory, a część odbija się. Fala przechodzi przez komorę, uderza w tylną ścianę tłumika i odbija się z powrotem z otworu. Długość tej komory oblicza się tak, że fala ta opuszcza komorę rezonatora tuż po odbiciu się następnej fali od zewnętrznej strony komory. Idealnie byłoby, gdyby część fali pochodzącej z komory o wysokim ciśnieniu zrównała się z częścią fali o niskim ciśnieniu, która została odbita na zewnątrz ściany komory, a dwie fale będą się wzajemnie znosić.

Poniższa animacja pokazuje, jak rezonator działa w uproszczonym tłumiku.

Ta treść nie jest kompatybilna na tym urządzeniu.

Fale wygaszają się w uproszczonym tłumiku

W rzeczywistości dźwięk wydobywający się z silnika jest mieszaniną wielu różnych częstotliwości dźwięku, a ponieważ wiele z tych częstotliwości jest zależnych od prędkości obrotowej silnika, dźwięk prawie nigdy nie ma dokładnie takiej częstotliwości, aby tak się stało. Rezonator został zaprojektowany tak, aby działał najlepiej w zakresie częstotliwości, w którym silnik wytwarza najwięcej hałasu; ale nawet jeśli częstotliwość nie jest dokładnie taka, do jakiej został dostrojony rezonator, nadal będzie wytwarzać destrukcyjne zakłócenia.

Niektóre samochody, zwłaszcza samochody luksusowe, w których cicha praca jest kluczową cechą, mają inny element wydechowy, który wygląda jak tłumik, ale nazywany jest rezonatorem. To urządzenie działa podobnie jak komora rezonatora w tłumiku - wymiary są tak wyliczane, aby fale odbite przez rezonator pomagały w eliminowaniu pewnych częstotliwości dźwięku w wydechu.

Istnieją inne cechy tego tłumika, które pomagają mu na różne sposoby zmniejszać poziom dźwięku. Korpus tłumika zbudowany jest z trzech warstw: Dwie cienkie warstwy metalu, a pomiędzy nimi grubsza, lekko izolowana warstwa. Dzięki temu korpus tłumika może wchłonąć część impulsów ciśnienia. Również rury wlotowe i wylotowe wchodzące do komory głównej są perforowane. Dzięki temu tysiące maleńkich impulsów ciśnienia odbijają się w głównej komorze, w pewnym stopniu znosząc się nawzajem, a także pochłaniane przez obudowę tłumika..

Wydech z Samochód wyścigowy NASCAR: Nie ma tu tłumików, ponieważ najważniejsza jest redukcja przeciwciśnienia.

Ważną cechą tłumików jest to, ile ciśnienie zwrotne wytwarzają. Ze względu na wszystkie zakręty i otwory, przez które musi przejść wydech, tłumiki, takie jak te w poprzedniej sekcji, wytwarzają dość wysokie przeciwciśnienie. To trochę odejmuje od mocy silnika.

Istnieją inne typy tłumików, które mogą zmniejszyć ciśnienie wsteczne. Jeden typ, czasami nazywany opakowanie szklane lub a wiśniowa bomba, wykorzystuje tylko pochłanianie dźwięku, aby zredukować dźwięk. W takim tłumiku wydech przechodzi prosto przez rurę z otworami. Wokół tej rury znajduje się warstwa izolacji szklanej, która pochłania część impulsów ciśnienia. Izolację otacza stalowa obudowa.

Schemat tłumika pakietu szyb

Te tłumiki powodują znacznie mniejsze ograniczenia, ale nie zmniejszają poziomu dźwięku tak bardzo, jak konwencjonalne tłumiki.

Przeprowadzono kilka eksperymentów z aktywnymi tłumikami z redukcją szumów, zwłaszcza w generatorach przemysłowych. Systemy te zawierają zestaw plików mikrofony i a głośnik.

Głośnik jest umieszczony w rurze, która owija się wokół rury wydechowej, dzięki czemu dźwięk z rury wydechowej wydobywa się w tym samym kierunku, co dźwięk z głośnika. Komputer monitoruje mikrofon umieszczony przed mówcą i jeden za głośnikiem. Wiedząc kilka rzeczy o długości i kształcie rur, komputer może wygenerować sygnał sterujący głośnikiem. Może to wyeliminować większość dźwięków pochodzących z generatora. Mikrofon podrzędny informuje komputer, jak dobrze sobie radzi, więc w razie potrzeby może dokonać regulacji.

Aby uzyskać więcej informacji na temat tłumików, dźwięku i powiązanych tematów, zapoznaj się z linkami na następnej stronie.

Powiązane artykuły

• Jak działają turbosprężarki
• Jak działają katalizatory
• Jak działają samochodowe układy zapłonowe
• Jak działają samochody wyścigowe NASCAR
• Jak działa słuch
• Jak działają głośniki
• Jak działają kolektory wydechowe, aby poprawić wydajność silnika?
• Skąd mam wiedzieć, że katalizator w moim samochodzie nie działa już prawidłowo?
• Co powoduje boom dźwiękowy?
• Kontrola stabilności
• Wyjaśnienie Pontiac GTO z 1967 roku
• Wyjaśnienie Chevy Camaro Z28 z 1969 roku
• Wyjaśnienie Pontiac Firebird Trans-am z 1970 roku
• Wyjaśnienie Buick Skylark Gran Sport z 1965 roku

Więcej świetnych linków

• Teoria spalin
• Możliwość zarejestrowania znaku towarowego Harley-Davidson Roar: A Multimedia Analysis
• AutoSpeak: Library of Sounds - zawiera dźwięki samochodów, ciężarówek, samochodów sportowych i maszyn wyścigowych
• Zastosowania aktywnej kontroli hałasu
• GM Goodwrench Filmy