Hvordan lyddæmpere fungerer

Lyddæmpere annullerer det meste af motorens støj.

-

-Hvis du nogensinde har hørt en bilmotor, der kører uden lyddæmper, ved du, hvad en enorm forskel en lyddæmper kan gøre på støjniveauet. Inde i en lyddæmper finder du et vildledende enkelt sæt rør med nogle huller i dem. Disse rør og kamre er aktivt y så fint indstillede som et musikinstrument. De er designet til at afspejle lydbølgerne produceret af motoren på en sådan måde, at de delvist annullerer sig selv.

Lyddæmpere bruger en smuk pæn teknologi til at annullere støj. I denne artikel skal vi kigge ind i en ægte lyddæmper og lære om de principper, der får den til at fungere.

Men først skal vi vide lidt om lyd. 

Lyd er en trykbølge dannet af pulser med vekslende højt og lavt lufttryk. Disse impulser kører gennem luften ved - du gætte det - lydens hastighed.

I en motor oprettes impulser, når en udstødningsventil åbnes, og en brist af højtryksgas pludselig kommer ind i udstødningssystemet. Molekylerne i denne gas kolliderer med molekylerne med lavt tryk i røret, hvilket får dem til at stables sammen. De stabler igen op på molekylerne lidt længere nede i røret og efterlader et område med lavt tryk bagefter. På denne måde går lydbølgen langt ned gennem røret, end de faktiske gasser gør.

Når disse trykpulser når dit øre, vibrerer trommehinden frem og tilbage. Din hjerne fortolker denne bevægelse som lyd. To hovedegenskaber ved bølgen bestemmer, hvordan vi opfatter lyden:

• Lydbølgefrekvens - En højere bølgefrekvens betyder simpelthen, at lufttrykket svinger hurtigere. Jo hurtigere en motor kører, jo højere er tonehøjden. Langsomere udsving lyder som et lavere tonhøjde.
• Lufttrykniveau - Bølgens amplitude bestemmer, hvor høj lyden er. Lydbølger med større amplituder bevæger vores trommehinder mere, og vi registrerer denne fornemmelse som et højere volumen.

Det viser sig, at det er muligt at tilføje to eller flere lydbølger sammen og få mindre lyd. Lad os se hvordan.

Det centrale ved lydbølger er, at resultatet ved dit øre er summen af ​​alle lydbølger, der rammer dit øre på det tidspunkt. Hvis du lytter til et band, selvom du måske hører flere forskellige lydkilder, tilføjes trykbølgerne, der rammer din øre tromme, sammen, så din øre tromme kun føles et tryk på et givet tidspunkt.

Nu kommer den seje del: Det er muligt at producere en lydbølge, der er nøjagtigt det modsatte af en anden bølge. Dette er grundlaget for de støjdæmpende hovedtelefoner, du måske har set. Se på figuren herunder. Bølgen på toppen og den anden bølge er begge rene toner. Hvis de to bølger er i fase, tilføjes de til en bølge med den samme frekvens men dobbelt så stor som amplituden. Dette kaldes konstruktiv interferens. Men hvis de er nøjagtigt ude af fase, tilføjer de op til nul. Dette kaldes destruktiv interferens. På det tidspunkt, hvor den første bølge er ved sit maksimale tryk, er den anden bølge på sit minimum. Hvis begge disse bølger rammer din øre tromme på samme tid, ville du ikke høre noget, fordi de to bølger altid lægger op til nul.

Dette indhold er ikke kompatibelt på denne enhed.

Hvordan lydbølger tilføjer og subtraherer

I det næste afsnit ser vi, hvordan lyddæmperen er designet til at skabe bølger, der forårsager så meget destruktiv interferens som muligt.

Placeret inde i lyddæmperen er et sæt rør. Disse rør er designet til at skabe reflekterede bølger, der forstyrrer hinanden eller annullerer hinanden. Se på indersiden af ​​denne lyddæmper:

Udstødningsgasserne og lydbølgerne kommer ind gennem centerrøret. De spretter fra bagvæggen på lyddæmperen og reflekteres gennem et hul ind i lyddæmperens hoveddel. De passerer gennem et sæt huller ind i et andet kammer, hvor de drejer og går ud af det sidste rør og forlader lyddæmperen.

Et kammer kaldet a resonator er forbundet til det første kammer ved hjælp af et hul. Resonatoren indeholder et specifikt volumen luft og har en bestemt længde, der beregnes til at frembringe en bølge, der afbryder en bestemt lydfrekvens. Hvordan sker det? Lad os se nærmere på…

Når en bølge rammer hullet, fortsætter en del af det ind i kammeret, og en del af det reflekteres. Bølgen bevæger sig gennem kammeret, rammer lyddæmperens bagvæg og springer tilbage ud af hullet. Længden af ​​dette kammer beregnes således, at denne bølge forlader resonatorkammeret lige efter, at den næste bølge reflekteres ud fra kammeret. Ideelt set vil højtryksdelen af ​​bølgen, der kom fra kammeret, stemme overens med lavtryksdelen af ​​bølgen, der blev reflekteret udvendigt af kammervæggen, og de to bølger annullerer hinanden.

Animationen herunder viser, hvordan resonatoren fungerer i en forenklet lyddæmper.

Dette indhold er ikke kompatibelt på denne enhed.

Bølger annullerer inde i en forenklet lyddæmper

I virkeligheden er lyden, der kommer fra motoren, en blanding af mange forskellige lydfrekvenser, og da mange af disse frekvenser afhænger af motorhastigheden, er lyden næsten aldrig nøjagtigt den rigtige frekvens til, at dette kan ske. Resonatoren er designet til at fungere bedst i det frekvensområde, hvor motoren giver mest støj; men selvom frekvensen ikke er nøjagtigt, som resonatoren var indstillet til, vil den stadig give en vis destruktiv interferens.

Nogle biler, især luksusbiler, hvor stille drift er en nøglefunktion, har en anden komponent i udstødningen, der ligner en lyddæmper, men kaldes en resonator. Denne enhed fungerer ligesom resonatorkammeret i lyddæmperen - dimensionerne beregnes, så de bølger, der reflekteres af resonatoren, hjælper med at annullere visse lydfrekvenser i udstødningen.

Der er andre funktioner inde i denne lyddæmper, der hjælper den med at reducere lydniveauet på forskellige måder. Lyddæmperens krop er konstrueret i tre lag: To tynde lag metal med et tykkere, let isoleret lag imellem. Dette gør det muligt for lyddæmperen at absorbere nogle af trykimpulser. Ind- og udløbsrørene, der går ind i hovedkammeret, er også perforerede med huller. Dette gør det muligt for tusinder af små trykpulser at hoppe rundt i hovedkammeret og annullere hinanden til en vis grad ud over at blive absorberet af lyddæmperens hus.

Udstødningen fra en NASCAR racerbil: Der er ingen lyddæmpere her, fordi det er navnet på spillet at reducere bagtryk.

Et vigtigt kendetegn ved lyddæmpere er hvor meget rygpres de producerer. På grund af alle svinger og huller, som udstødningen skal gå igennem, producerer lyddæmpere som dem i det foregående afsnit et ret højt modtryk. Dette trækker lidt fra motorens kraft.

Der er andre typer lyddæmpere, der kan reducere modtryk. En type, nogle gange kaldet a glaspakke eller a kirsebærbombe, bruger kun absorption for at reducere lyden. På en lyddæmper som denne går udstødningen direkte gennem et rør, der er perforeret med huller. Omkring dette rør er et lag af glasisolering, der absorberer nogle af trykimpulser. Et stålhus omgiver isoleringen.

Diagram over lydpotte af glaspakke

Disse lyddæmpere producerer meget mindre begrænsning, men reducerer ikke lydniveauet så meget som konventionelle lyddæmpere.

Der har været nogle få eksperimenter med aktive støjdæmpende lyddæmpere, især på industrielle generatorer. Disse systemer indeholder et sæt mikrofoner og a højttaler.

Højttaleren er placeret i et rør, der vikles rundt udstødningsrøret, så lyden fra udstødningen kommer ud i samme retning som lyden fra højttaleren. En computer overvåger en mikrofon, der er placeret foran højttaleren og en, der er placeret efter højttaleren. Ved at kende nogle ting om rørets længde og form kan computeren generere et signal til at drive højttaleren. Dette kan annullere meget af lyden fra generatoren. Nedstrømsmikrofonen lader computeren vide, hvor godt den klarer sig, så den kan foretage justeringer, hvis det er nødvendigt.

For mere information om lyddæmpere, lyd og relaterede emner, se linkene på næste side.

Relaterede artikler

• Sådan fungerer turboladere
• Sådan fungerer katalytiske omformere
• Sådan fungerer antændelsessystemer til biler
• Sådan fungerer NASCAR racerbiler
• Sådan fungerer høringen
• Sådan fungerer højttalere
• Hvordan fungerer udstødningsoverskrifter for at forbedre motorens ydelse?
• Hvordan ved jeg, hvornår en katalysator på min bil ikke længere fungerer korrekt?
• Hvad der forårsager en sonisk boom?
• Stabilitetskontrol
• Pontiac GTO fra 1967 forklarede
• 1969 blev Chevy Camaro Z28 forklaret
• Pontiac Firebird Trans-am 1970 blev forklaret
• Buick Skylark Gran Sport fra 1965 forklarede

Flere gode links

• Udstødningsteori
• Harley-Davidson Roar-varemærkeregistrbarheden: En multimedianalyse
• AutoSpeak: Library of Sounds - Inkluderer lyde fra biler, lastbiler, sportsbiler og racermaskiner
• Anvendelser af aktiv støjkontrol
• GM Goodwrench videoer