Tłumienie hałasu silników spalinowych w

Temat: Tłumienie hałasu silników spalinowych w pojazdach
Mirosław Kwiatek
Pewien samochodowy silnik można eksploatować ekonomicznie z prędkością obrotową
2500 obr/min (max. moment obrotowy przy 3200) a bezpiecznie dla silnika – do 6800
obr/min. Jaką (maksymalną) długość może mieć rura kierująca spaliny (wydechowa) aby
nie była instrumentem dętym czyli nie wytwarzała hałasu? Prędkość dźwięku w powietrzu
mającym 100 oC wynosi 387 m/s. (większa od prędkości w temperaturze 20 oC) a temperatura
pracy silnika wynosi prawie 90 oC.
Rura wydechowa jest po to aby odprowadzić spaliny do tyłu (do góry) pojazdu, gdy silnik
jest z przodu.
Załóżmy, że jeździmy tylko ekonomicznie wtedy częstotliwość hałasu wynosi: f = 2500/60
= 42 Hz. Dźwięk w rurze powstaje wtedy gdy powstaje w nim akustyczna fala stojąca tzn.
gdy w rurze o długości L mieści się całkowita liczba połówek długości  fali
 nv
L=n =
n = 1; 2; 3; itd.
2 2f
Załóżmy, że w temperaturze 90 oC prędkość dźwięku wynosi 380 m/s. Podstawmy też n = 1:
1 380
L = 2 42 = 4,5 m
Czyli rura nie powinna być tej długości a więc powinna być krótsza. W niejednym
samochodzie można by spełnić ten warunek (zakładając tą samą ekonomiczną prędkość
obrotową) – w samochodach osobowych (z przednim napędem) rura ma długość rzędu 4 m.
Załóżmy teraz jazdę (chwilową) z maksymalna prędkością obrotową; Wtedy f = 6800/60 =
380 1
113 Hz. Wtedy L = 2 113 = 1,68 m Czyli mniej – będziemy hałasować!
Sprawdźmy czy nie ma jeszcze innych rezonansowych częstotliwości między 42 a 113 Hz.
nv
Przekształćmy główny wzór tak aby wyliczać częstotliwości: f = 2 L i podstawmy n=2 (przy
2 380
L=4,5 m oczywiście): f = 2 4,5 = 84 Hz < 113 A więc jeszcze będziemy (szczególnie )
hałasować przy 84 x 60 = 5040 obr/min (Musimy się wystrzegać dłuższej jazdy na takich
obrotach)
Niemożliwym jest aby jazda była cały czas z tymi samymi obrotami silnika. Dlatego też na
rurę wydechową nakłada się tzw. tłumik. Tłumiki mogą być absorpcyjne (pochłaniające
dźwięk, rozpraszające go), refleksyjne (odbijające), interferencyjne albo kombinowane.
Tak np. tłumiki absorpcyjne są wyłożone watą mineralną – odporną na wysokie temperatury
(Wata jest b. chropowata; B. chropowate muszą też być np. ściany studio nagrań)
2007-07-28