Законы физики в действии: как работает автомобильный глушитель
Между автомобильным глушителем и музыкальными инструментами много общего.
И те, и другие представляют собой набор трубок и емкостей-резонаторов. Оба требуют тонкой настройки. Даже внешне, глядя на глушитель, можно вообразить, что это некий необычный духовой инструмент. Только задачи у них противоположные: музыкальный инструмент должен звучать как можно громче, а глушитель как можно тише.
Почему двигатель сильно шумит
Когда выпускные клапаны в цилиндре открываются, из них с огромной скоростью вырываются газы. Этот импульс бежит по выхлопной трубе, достигает ее заднего конца и вырывается наружу, превращаясь в звуковую волну большой силы.
Чтобы избежать образования этих волн, нужно сделать так, чтобы поток выхлопных газов выходил из трубы не отрывистыми пыхами, а ровным потоком. Равномерный поток не шумит. В глушителе этого добиваются двумя способами.
Интерференция
В физике есть закон: если на одну волну наложить вторую, той же частоты и амплитуды, но обратную по фазе, то они взаимно уничтожатся. Этот принцип и используют инженеры автомобильных компаний, работающие над системами выпуска отработавших газов.
Здесь волны выхлопных газов много раз отражаются и накладываются таким образом, что в итоге их амплитуда значительно уменьшается.
Перфорация
Звук двигателя состоит из комбинации волн многих частот. Камера настроена таким образом, чтобы убрать самую громкую частоту. А с остальными борются перфорированные трубы. Проходя через них, волна размывается и сглаживается.
Резонатор
У некоторых автомобилей на выхлопной трубе стоит не только глушитель, но и резонатор. Устроен он аналогичным образом, но настроен на другую частоту. Это позволяет еще сильнее погасить импульсы.
Другие варианты глушителей
У большинства автомобилей глушители устроены подобным образом. У этой конструкции есть существенный недостаток: все усилия по погашению звука создают сопротивление движению газов по выхлопной трубе. Двигателю приходится его преодолевать и на это тратится довольно существенная часть его мощности.
Альтернативой являются прямоточные глушители. Но это уже другая история.