Законы физики в действии: как работает автомобильный глушитель

Если вам доводилось слышать, как работает двигатель без глушителя, вы отлично понимаете, насколько полезно это устройство. Удивительно, как оглушительный рев гасит простая на вид комбинация трубок и емкостей.
Законы физики в действии: как работает автомобильный глушитель
Steevven1, Wikipedia. CC2.5

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Внутри глушитель традиционной конструкции состоит из набора перфорированных труб и перегородок, которые делят его на камеры.
Внутри глушитель традиционной конструкции состоит из набора перфорированных труб и перегородок, которые делят его на камеры.
OnAllCylinders

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.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

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.