Надоел гул? При ускорении острая боль в ушах? Вам сюда!
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
Когда-то давно я по случаю приобрел почти новую оконечную банку Magnaflow. Сперва она была поставлена на BMW X3 жены))) Однако потом банка была по ее же настоянию демонтирована)))
Но она никуда не делась! Банка-то хорошая! Поставим ее куда следует:

Так как мы сохраняем штатный резонатор, то пилить трассу будем в рекомендуемом BMW месте, а крепить новую с использованием рекомендуемых компонентов. А до вмешательства – вся секция от коллекторов до банки на наших автомобилях представляет одно целое.
В стоке выпуск идет двумя трубами от коллекторов до самой банки. В нашем случае это сильно увеличило бы трудовые и временные затраты, к тому же вход в банку все равно один! Делаем Y-pipe в наиболее удобном для этого месте. Не подходящем, т.к. вообще-то стоило бы сводить концы перед банкой. Но даже Supersprint в своем изделии для Z4 делает Y-pipe в аналогичном месте. Что позволяет и нам прибегнуть к идентичному методу. Две 50 мм трубы мы свели в одну 70мм:

После сборки выхлоп отправился на зачистку и полировку швов. Обычно этим пренебрегают, но именно такие детали отражают отношение мастеров к своему делу. Здесь видно, что Y-pipe комфортно разместился за пластиной жесткости. Трубы под муфтами смазаны герметиком, а резьба – медной пастой:

Общий план того, что сделано:

Теперь зэтка сзади выглядит вот так:

Привееееет! Я GoPro! Сейчас будет видео! Для особых гурманов доступно в HD 1080p:
Сначала медленно:
А теперь побыстрее:
Очень жаль, что ни GoPro, ни Youtube не передают породистого бурчания (или бульканья, а, может, и чавканья))) на сбросе газа.
Теперь о проблеме.
После установки выпуска Magnaflow довольно сильно стал проявлять себя резонанс в диапазоне 2000-3000 оборотов в минуту. Снаружи это незаметно, а вот в салоне, особенно при закрытых окнах, несколько утомляет. Сразу скажу, что с этим сталкиваются не только владельцы Magnaflow. Многие прямоточные системы выпуска подвержены резонансу.
Для подавления резонанса неплохо бы на начальном этапе знать на какой именно частоте он возникает. Теоретически при 2000 об./мин. 6-цилиндровый двигатель производит 100 вспышек в секунду (2000/2/60=16,67 для каждого цилиндра). То есть 100 Гц. 3000 об./мин., соответственно, — 150 Гц. Это в теории.
Приступим к инструментальным замерам. Качаем бесплатную программу SPL Spectrum (для Андроида). Жмякаем на кнопки Peak Hold (для удержания пиковых значений) и RTA (Real-Time Analysis для получения диаграммы распределения уровня звукового давления по частотам во время замера) и запускаем анализ. По умолчанию программа использует микрофон телефона, но можно подключить и внешние девайсы. У меня получились пики нагрузок в районе 100 и 130 Гц (2000 об./мин. и 2600 об./мин., соответственно), небольшой провал (и в экстремумах и во временном распределении) в районе 175 Гц (3500 об./мин.):

Еще два пика на 240 Гц и 360 Гц я бы не связывал со вспышками, как таковыми. Заметим, что оба этих показателя делятся на 120. Подозреваю (основываясь на университетском курсе физики), что эта кратность неспроста и собака порылась именно около частоты – примерно 120 Гц. Пик на 100 Гц тоже важен, но по временному распределению он чуть ли не вдвое проигрывает 130 Гц. 120 и 130 рядом. Думаю, что в пределах погрешности микрофона. Поэтому, возьмем за основу среднее значение 125 Гц (firing rate, как говорят американцы, для 2500 об./мин.) Это ровно посередине диапазона 2000-3000 об./мин. в котором и слышен резонанс.
Итак. Параметры резонанса установлены. Что с ним делать? Наиболее элегантный способ – резонатор Гельмгольца. По сути это некий резервуар, газ в котором играет роль пружины, соединенный с каналом узким горлом, газ в котором, в свою очередь играет роль рабочего тела:

Геометрические параметры резонатора задают его акустические свойства. Можно и нужно подобрать такой объем резервуара, такую длину и ширину горла резонатора, чтобы звуковые волны заданной частоты, проходя вдоль среза горла – глушились. Для подробностей и формул читайте, например, работу к.т.н. Александра Ивановича Комкина (МГТУ им. Баумана) – «О выборе параметров резонатора Гельмгольца в узком канале» , посвященную как раз системам выпуска автомобилей. В готовом, индустриальном виде это выглядит так:

Есть и другой метод – четвертьволновой резонатор (ЧВ). По-другому — side branch resonator, т.к. он обычно вваривается под прямым углом к основному каналу. Его длина должна быть равна четверти длины волны (отсюда и название).

В целом рекомендую почитать — кратко, но весьма информативно о методах подавления шумов: Вот как работает ЧВ:

Длина волны, как видно на четвертой (предпредыдущей) картинке, определяется через скорость звука. Которая, в свою очередь, зависит от температуры среды. Температура отработавших газов на срезе глушителя после хорошего прогрева – около 200С. Скорость звука при такой температуре – 436 м/с.
С ЧВ хорошо знакомы создатели сабвуферов. Он всем хорош, кроме своих размеров. Саб с ЧВ может занять весь багажник. Вот и здесь – получилось 90 сантиметров. Если делать тупо в лоб, то можно получить вот такой хвост под бампером:

Но мое сердце и разум отданы резонатору Гельмгольца. Особенно, если делать, как Active Autowerke:

Все размеры и показатели взаимосвязаны. Я забил формулу для расчета диаметра трубы в Эксель:

Пошли по первому варианту. Объем резонатора – 2 литра, длина трубы 150 мм, внутренний диаметр 35 мм. Настройка, соответственно, на 125 Гц.
Сварили резонатор. Примеряем:

Приварили к трубе титановую проволоку. Лень было резать фрезой))) Проволока буквально растворила нержавейку, поэтому внутреннюю часть легко удалили:

Привариваем резонатор:

Потом выпуск был снят, отмыт, местами отполирован))) Соединение резонатора и выпускного тракта тщательно обварено. Резонатор направлен под углом 45 градусов для создания треугольника жесткости:

А затем выпуск был поставлен обратно. Уже в новой конфигурации:


Процесс собрал небольшую толпу зрителей и советчиков:

Ага, ради чего вы все это читали. Помогло. Действительно. Наука рулит. Звук выпуска стал мягче, резонанс практически ушел. Лишь небольшой остаток (на ухо испытателя, который уже за ним охотится) есть при резком нажатии газа на 2 000 оборотов. Однако это уже не тот резонанс, что причинял реальный дискомфорт. Он здорово задушен, будто через подушку. Возможно, для большего (тотального) эффекта помогло бы увеличение объема резонатора (литров до трех). Тем, кто хочет его победить совсем, я бы посоветовал идти по этому пути.
P.S. Есть и продолжение текста: www.drive2.ru/c/3156149/ (о применении сразу двух резонаторов Гельмгольца)


Comments 54
Что внутри резонатора ?
Внутри точный расчет
Банка пустая?
Да
Спасибо за статью.
Выбрав в качестве подавителя резонанса при Magnaflow ЧВ-решение столкнулся с неприятным явлением.
Расчёт делал и затем подстраивал для 93.5 Гц
это 2244 об/мин на скорости 104 км/час,
расчётная длина "трубы" 92 см.
Для заданного режима всё замечательно, гула как не бывало.
А вот при оборотах двигателя 1450-1480, это получается 62 Гц, при определённых условиях нагрузки происходит сильное "подергивание" двигателя, как будто пропуски воспламенения.
Более точная настройка смеси через корекцию VE немного сгладило но не устранило симптом.
В моменты "подёргивания" сканером фиксируется незначительная детoнация KR 0.5-3%, обычно такой уровень на оказывает видимого эффекта на работу двигателя.
Коррекция УОЗ ничего не дала.
Можете ли подсказать "куда копать", вероятно Вы сталкивались с этим явлением ?
Пропуски воспламенения? У вас обратная волна срывает искру что ли? Маловероятно. У меня и у тех, кому я делал резонатор Гельмгольца таких побочных эффектов не было. Допускаю, что это особенность вашего метода подавления резонанса — через ЧВ. Но все же повторюсь, маловероятно.
Пропуск воспламенения многие, ошибочно, называют пропуском зажигания.
Как думаете, какой метод эффективнее, резонатор Гельмгольца или ЧВ.
Полоса у кого шире ?
Думаю, в целях подавления гула и резонанса резонатор Гельмгольца эффективнее. И полосу можно очень широкую (по частотам) сделать. Да и "глубокую" (по силе), что не менее важно. А уж экономия в размерах так и вовсе
Прошу пояснить,
у меня было представление что РГ в глушителялях используется в качестве ускополосного режекторного фильтра,
каким образом на нем можно получить широкуя полосу ? кратность не в счёт.
Методика расчёта опирается ведь на единственную частоту,
в чём фокус ?
фокус в том, что параметры горла и резонатора могут быть разными для одной и той же частоты
варьируя их, можно добиваться разной ширины и "глубины" заглушения (понятно, что увеличивая одно, теряем во втором, и так далее, да и увеличивать габариты бесконечно нельзя)
rao.akin.ru/Docs/Rao/raoyear12/77-84%20Комкин.pdf
Анализируется зависимость акустических характеристик резонатора Гельмгольца в канале от его геометрических параметров, выраженных в безразмерном виде через диаметр канала. Показано, что для такой системы ширина полосы резонансной кривой, в отличие от относительной ширины полосы, не зависит от объема резонатора, а для увеличения ширины полосы длину горла следует делать как можно меньшей. Введено понятие минимально возможного объема резонатора Гельмгольца, обеспечивающее с учетом вязких потерь в горле требуемое снижение шума на резонансной частоте.
Спасибо, позже постараюсь вникнуть.
amojnoya
фокус в том, что параметры горла и резонатора могут быть разными для одной и той же частоты
варьируя их, можно добиваться разной ширины и "глубины" заглушения (понятно, что увеличивая одно, теряем во втором, и так далее, да и увеличивать габариты бесконечно нельзя)
rao.akin.ru/Docs/Rao/raoyear12/77-84%20Комкин.pdf
Анализируется зависимость акустических характеристик резонатора Гельмгольца в канале от его геометрических параметров, выраженных в безразмерном виде через диаметр канала. Показано, что для такой системы ширина полосы резонансной кривой, в отличие от относительной ширины полосы, не зависит от объема резонатора, а для увеличения ширины полосы длину горла следует делать как можно меньшей. Введено понятие минимально возможного объема резонатора Гельмгольца, обеспечивающее с учетом вязких потерь в горле требуемое снижение шума на резонансной частоте.
Возникла идея добавить второй резонатор ЧВ чтобы поэкспериментировать на второй частоте которая "не нравится движку", при оборотах двигателя 1450-1480, это получается 62 Гц.
По идее должен получиться двух полосный подавитель.
Как интересно они "уживаться" будут ?
не знаю, как ЧВ (в чем их прям неуживчивость), а два Гельмгольца прекрасно
www.drive2.ru/c/3156149/
Супер дорогой мой товарищ) загорелся я, к тому же приятно видеть работу таких людей! душевно и грамотно!
Спасибо)))
Хороший пост. Воспользовался им для расчетов и пришел к выводу что забивая формулу в эксель: А) можно смело отталкиваться исключительно от свободного пространства под машиной ибо на заданной частоте менять можно три параметра — объем самого резонатора, длину и диаметр соединительного горла, отталкиваясь от того, что есть под рукой; и, самое главное Б) можно единую усредненную конструкцию применять всем, ибо у тебя не учтена ширина фильтра. А именно, в твоем случае ширина фильтра составит примерно 450 герц, т.е. по 225 в каждую сторону, с эффективностью до ничего, т.е. с высокой эффективностью должно гасить все общераспространенные резонансы))) В т.ч. беспокоющую меня частоту в 86 герц))
Круто! Буду варить такой ибо четвертьволновой, сцука, метр с лихом пристроить некуда))
Да, ширина полосы заглушения там ппц)
Отлично, доходчиво написано и очень качественно исполнено!Тоже напрягает звучек до 2500об.Потом звук совсем пропадает.Сделаю замер, обращусь.Ценник в личку можно?По замеру, методику можно по подробней?В движении, на месте, окна открыты, окна закрыты?
в движении, окна закрыты, на наиболее напрягающих уши оборотах (там, где резонанс)
спасибо за познавательный пост.Провел скромный эксперимент на своем авто, удивительно-но он работает)
Пожалуйста
Здорово. Тоже надо собрать такие штуки…
www.drive2.ru/b/2149631/
о как. Сделаю замеры.
Спасибо было интересно!
Я рад
Спасибо за статью, очень позновательная!
Пожалуйста!
Спасибо!
познавательно
надо будет попробовать
Пожалуйста
Спасибо, интересная тема, помещу-ка я ее в топ, пусть люди видЮт!
Премного благодарен.
)))
Сам не однократно задумывался над резонаторами Гельмгольца, даже думал поставить от 528-й е39, но, как понимаю теперь, хорошо, что не поставил: могут не дать нужных результатов без правильных расчетов…
Где можно купить такой резонатор?
Можно сварить. Самый трэш, когда люди берут двухлитровый огнетушитель и приваривают))) Но работает!
А серьезно — пишите в личку. Сварим как надо. И вышлем
огнетушитель))) сколько же у него сторонних применений))))
Хреново быть тупым, я про себя ;))) Спасибо огромное за такой отзыв!
Пожалуйста
А как боротся с высокочастотным звуком?
Точно так же. Берем интересующую частоту и считаем
Много узнал нового . У самого четвертьволновой резонатор в багажнике) а под машиной такой же как сделали вы только заводской, всегда думал что это за апендикс.
Ну вот)
а динамика никак не изменилась?
От чего? От резонатора? Никак. И не могла. Он не создает сопротивление. Гасятся волны, а не газ
ну я же "гуманитарий" :)))
ок, будем пробовать у себя!
удачи!
спасибо!
В закладки.
Спасибо
как мысль, почему бы эту байду не поставить после штанов, где пламягаситель? т.к. я делал тоже кучу экспериментов у себя, то как мне показалось лушче всего глушить перед первой банкой резонирующий звук, в банку после резонатора или пламягасителя (кто на что горазд) звук идет уже без звона а как пулемет, очень ударный такой. Все тестил без банки, просто варил, смотрел чего будет, бесит меня или нет) Но в общем я купил просто потом готовый выхлоп) правда резонатор у меня свой, все нравилось то теперь начинает подбешивать. Кстати эти гребаные посторонние мелкие звучки часто просачиваются даже не из выхлопа в конце, а через метал, сзади слышишь песню которую хотел получить а сидя в авто с открытм окном звук в центре далек от исходящего.
Хорошее замечание. Но! пришлось бы ставить две банки, т.к. трасса раздвоенная вначале. Места там нет. Плюс надо понимать температуру выхлопных газов в коллекторе для верных расчетов. На срезе банки легко замерить. В любом случае даже сзади получилось неплохо. Тем более, что первая половина выхлопа осталась штатной. А там резонанса не было!
Говорят на атмо в начале, близко к коллектору, лучше не лезть с Гельмгольцем.Перед глушителем в конце самое то вроде)
красиво сделано .Такое редко встречается
Спасибо!