С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Резонатор гельмгольца в выхлопной системе

Резонатор гельмгольца в выхлопной системе


[Выхлоп] Резонаторы Гельмгольца для подавления гула прямотока + видео — бортжурнал Infiniti FX #MILF Stage2+upRev, R22 2007 года на DRIVE2

Рано или поздно, любитель звука выхлопа приходит к тому, чтобы приглушить свою полноценную прямоточную систему. Даже Invidia.Хоть и разработанную специалистами непосредственно для данного авто, но изрядно давящей на уши.

Звук выхлопа Invidia звучит довольно сочно.Сочно на холостом году, причем бубнит так, что если присесть сзади машины — то закладывает уши.

Сочно звучит когда раскачегарится выше 4000 — вот там он вообще шикарен.

Но есть еще и городские обороты, в которых бывает просто убийственно.И вот так поездив, понял что у меня после 2 часовых разъездов по городу начинает течь мозг из ушей и закладывать уши. А потом голова шумит как после ночи в клубе — надо что-то менять.

Поехал к ребятам в AutoNewArt, проконсультироваться.Был предложен вариант тюнячки, чтобы все было в лучшем виде

Поржали и потом поведали мне о резонаторах Гельмгольца, в тот день уехал и засел почитать теории.

В целом теории о выхлопе — хорошо написано тут — в журнале у stih.И о опыте установки резонатора Гельмгольца и его теории в журнале amojnoya

Проблема:Прямоточные глушители имеют проблему с резонсным гулом.Иногда частота резонанса может совпадать с частотой колебаний самого кузова авто, и от этого усиливаться еще больше, когда находишься в закрытой кабине.

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.

Чтобы узнать их точно — нужны замеры.

Замеры:производятся довольно не сложно, в автомобиле, в движении под нагрузкой, подводите двигатель к тем самым оборотам, которые вас больше всего убивают.Замеряется это с помощью программы на телефоне.

выглядит так

либо как это выглядело у amojnoya

в моем случае два пика находилось на частотах 107Гц и 127 Гц.

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:

в следующий раз я уже подумаю о выхлопе ARK, который имеет их у себя в стандартном наборе

Важный момент — температура выхлопа имеет прямое влияние на необходимый объем, поэтому первым делом сделали замер температуры выхлопных газов

5 минут на прогретом двигателе, и максимальная температура была показана в 310 градусов.меряется температура в месте где будет ответвляться труба к резонатору Гельмгольца.

Бонусом — видео со звуком, когда снята задняя банка на машине!видео и телефон никогда не передают как оно есть на самом деле, но в замкнутом пространстве — это просто адский ад! ))Примечательно, именно в это звуке слышны те нотки, которые не нравятся в выхлопе. И, как говорят ребята с AutoNewArt — так всегда звучат VQ35DE движки. Это их родной голос

Далее делается расчет делает для двухлитровой емкости, необходимая частота уже варьируется лишь длинной отвода от тракта.

Потом происходит то, к чему я не был сразу готов, насмотревшись красивых картинок полированных изделий в интернете, но видел иногда проскакивают такие варианты — ОГНЕТУШИТЕЛЬ!

2 емкости огнетушителя! :) красные такие, обычные огнетушители!оказывается у них идеальная форма задней стенки — полусфера, и идеально выверенный объем в 2 литра!

Более того, они держат порядка 12 атмосфер.

Полный размер

мой противопожарный набор

Где нужно врезать резонаторы Гельмгольца? теоретически в любой части выпускного тракта. Но опытным путем, было замечено, чтоб когда они стоят где-то после катализатора, или до X-pipe — то они снижают момент двигателя. Это проверялось заядлыми гонщиками на стендах.Поэтому рекомендуется их устанавливать как можно ближе к хвостовой банке!

Главное не после нее! :)

Полный размер

сердце кровью обливается от вида запиленной INVIDIA

пару часов ожидания и у меня вырастает 2 баночки.Одна настроенная на частоту 125 Гц, вторая на частоту 105Гц. Каждый на своей отдельной трубе.

что соответсвует резонансу на оборотах в 2000-3000 двигателя.

Полный размер

Банки приварены и покрашены серебрянкой, чтобы не сильно выделяться на фоне полированной нержавейки. Был еще вариант покрасить в черный

Полный размер

банки прихвачены между собой и к выпуску, чтобы избежать паразитных колебаний

Полный размер

грязный зимний тракт

Итог:по 100$ за одну баночку с работой. 2 банки.теория оказалась работает, и работает очень даже ощутимо!в салоне пропал резонанс в оборотах с 2000-3000.шум выхлопа в этом диапазоне заметно снизился, так на 60-70% где-то. Вероятно что в основном благодаря тому что исчез резонанс.Так же до 3000 выхлоп стал более мягкий.тише раза в 2 стал на холостом ходу, что наверное бы отнес к минусам.

появился какой-то очень узкий, но выделяющийся гул ровно на 2050 оборотов. Частенько в городе двигатель проходит через них, и его слышно.

В целом ощущения от переделки крайне положительные.

Спустя несколько месяцев чувствуется что это еще не предел работы с выхлопом.Но пока еще не представляю что буду с ним делать.Потому что звук выхлопа на холостом ходу нравится, нравится как он орет после 3,5 тысяч.

А вот для повседневно-спокойной езды, хочется убрать звук с 2000 до 3000 оборотов на минимум вообще.

Примерно как сейчас работает двиг до 1900 оборотов — он бурчит себе приятно.Но здесь уже видимо зависит от двигателя, конкретно моего выпуска и его персональных данных.

У кого-то наоборот начинает инвидиа орать только от 3000.

Нашел людей с таким же выхлопом INVIDIA, даже в Минске.Надо будет встретиться, послушать у других и подумать что будет в отстройке звука дальше.

Может быть назойливость уберет хорошая шумка салона, которая в планах на этот год.

а пока что всем добра и прятных фоточек в ленту!

2 банки Гельмгольца идеально формы для снижения резонанса выхлопа

Если понравился материал и был полезен — подписывайтесь, ставьте лайки. Пока!

Резонатор Гельмгольца. Наблюдения, размышления — Сообщество «Выхлопные Системы и Впуск» на DRIVE2

Уже наверно все знают что такое резонатор Гельмгольца, зачем он нужен и как работает. Для тех кто не знает, в двух словах : это дополнитнльная емкость врезаная в выхлопную систему сбоку, которая гасит определенные звуковые частоты и не влеяет на пропускную способность выхлопа.

После установки нескольких десятков таких резонаторов, можно утверждать, что физики не врут и эта штука действительно работает!

Наверно я намного разочерую тех обладателей прямоточных вхлопных систем, которые надеются устранить весь дискомфорт, причиняемый прямоточным выхлопом. Резонатор Гельмгольца работает, но не устраняет гул на 100%, он делает его менее выраженым и мягким. Голова перестает взрываться от многочасовой езды, но все же прямоток остается прямотоком со всеми вытекающими. ( Если ты, дорогой друг, считаешь езду с прямотоком комфортной и не напряжной, то ты молодец, у тебя стальные уши, другое восприятие шума и прочие физиологические особенности, тебе к другому врачу, не нужно засорять комментарии)

Есть формулы для расчета резонатора Гельмгольца и подобного ему четвертьволнового резонатора. В формулах учитывается скорость звука при определенной температуре, частота резонанса, которую нужно фиксировать при помощи специального прибора или просто нужного приложения на смартфоне, объем емкости и размер горловины, соединяющей трассу выхлопа с банкой резонатора. Расчеты дают точные размеры резонатора. Но не всегда получается разместить такую банку под днищем авто.У меня было пару случаев, когда не получилось внедрить резонатор нужного размера. Бывают такие частоты гула, что требуется ооочень большой размер банки. Но тем не менее в основном получается снизить уровень шума при установке такого резонатора.

И что мной было замечено, обычно гул проявляется на близких друг к другу частотах и параметры резонатора соотвественно бывают близкими друг к другу. Так же наблюдается то, что если установить резонатор большего объема, чем получается по формуле, то хуже не станет. То есть если расчеты говорят, что нужна банка объемом 1,5 литра, можно смело ставить 2 литра и это будет работать.

Проэксперементировав с различными размерами резонатора и различным местом его расположения могу подвести следующий итог: резонатор Гельмгольца лучше размещать ближе к центру выхлопной системы; канал соединяющий резонатор с системой должен быть примерно 10см длиной и диаметром 40 мм; объем резонатора должен быть примерно равен объему двигателя.

ВНИМАНИЕ ! ! ! НА ИСТИНУ НЕ ПРЕТЕНДУЮ ! ! !

Мои выводы и рекомендации могут быть не применимыми к некоторым случаям. Продолжаем эксперименты, господа.

Резонатор Гельмгольца. И прямоток может быть тихим… Укрощение Remus Wild Label — Сообщество «Выхлопные Системы и Впуск» на DRIVE2

Вторая серия большого описания своего собственного опыта по расчету и внедрению резонаторов Гельмгольца в выпускную систему автомобиля.

У моего Toyota Prado стал греться основной резонатор (он же по факту и основной глушитель). Это такая огромных размеров и немалой массы бочка, которая со временем чем-то забилась, и явно не улучшала динамику.

А у меня с давних времен лежал очень громкий прямоточный глушитель Remus Wild Label, который я купил за смешные 8000 рублей на распродаже закрывающегося магазина автоспортивного инвентаря. Он был прямо вот совсем новый, за исключением пары царапин от долгого хранения в контейнере посреди Московской области:

В общем, среднюю бочку мы отрезали, вместо нее вварили прямую трубу, оконечную банку выкинули. Нет-нет, вы дочитайте.

Разместили немного под углом, этакий Subaru-стайл, но дело не в этом:

Тут видно, что глушитель действительно прямоточный:

Я прекрасно понимаю, что Prado и громкий глушитель, это из разряда колхоза «Утро Октября». И я этого тоже не хочу. Итак, как же снизить громкость спортивного прямоточного глушителя? Оставив его прямоточным, не ухудшая продувку выпускной системы? А, хорошая задачка?

Мы пойдем научным путем. Приварим к глушителю пятилитровый резонатор Гельмгольца, настроенный на частоту 75 Гц. Вот он синеет красненьким рядом с глушителем:

Резонатор Гельмгольца по сути есть 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 более глубокого понимания процесса можете прочесть мою статью о резонаторах Гельмгольца.

Не ради красного слова, а ради правды скажу, что после этой статьи у меня порой переполняется личка с просьбами рассчитать страждущим резонаторы. В принципе все формулы есть в википедии, но как выбрать частоту, когда акустическая картина в салоне выглядит так? У бедного владельца прямоточного глушителя аж экран трясется при скриншоте))) 90 децибел, мамма миа!

Честно говоря, у меня резонанса с этим выхлопом и до установки, простите за тавтологию, резонатора Гельмгольца не было. Но! Это приспособление позволяет в принципе снизить звуковое давление на барабанные перепонки. Кстати, мне пришлось глушить не одну частоту, а сразу две. И мне надо было не убрать нежелательный резонанс, а заглушить выпуск на малых и средних оборотах. И я это сделал!

Во-первых, как уже сказано выше, был установлен резонатор на 75 Гц. Большой, пять литров – применяемый мной в экстразапущенных случаях.

Приступим к инструментальным замерам. Качаем бесплатную программу SPL Spectrum Analyzer (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 на 140 км/ч (ровный газ):

До 100 Гц на диаграмме вообще никто не живет. Это не дефект микрофона, он-то как раз и 20 Гц сможет услышать. Это поработала ширина заглушения, а точнее объем резонатора. Помню глаза сварщика, когда мы завели Prado с прежде иерихоновой трубой Remus, а она шелестит…

Но все же, судя по своим ушам и графикам, это оказалось недостаточно, чтобы полностью убить ненужный мне шум. На оборотах, а особенно на скорости 100-120 км/ч салон наполняет слышимый гул. Это можно терпеть в спортивной машине. Но в Крузаке хочется больше комфорта. Особенно пассажирам. Напомню – я приварил Remus не по причине желания спортивного саунда, а для замены отжившей свое тяжеленной штатной системы.

Так. Нам нужем второй резонатор с настройкой на 170 Гц (см. графики). Но ставить его уже некуда – расчеты показали, что если поставить его параллельно первому, потребуется очень длинное горло, а это, в свою очередь, уменьшит объем резонатора, что ухудшит заглушение, чего я не хочу!

А куда? Поместим его в базе. Причем на этот раз в скрытом конструктиве, который я подсмотрел в Берлинском техническом музее у BMW:

Да! Это тоже резонатор Гельмгольца, только еще более неправильной формы. Но как показывают исследования, форма резонатора практически не оказывает влияние на его функционал.

Вооружившись теорией, начнем варить. Резонатор вышел исполинским. В силу более высокой частоты настройки пришлось разместить внутри немаленькое горло приличной ширины. Все это увеличило объем полости, играющей роль резонатора до шести с половиной литров. Я таких больших еще не делал)))

Бесконечно увеличивать размеры нельзя в силу компоновочных соображений, и тут видно, что ниже бензобака и опор тяг моста вешать резонатор нельзя. Эти условия были соблюдены полностью. Семь раз отмерь, один свари!

Ага, и что дальше? Типа помогло, спросите вы? Не то слово! Не перестаю удивляться, как же сильно это помогает. Смотрите сами. Традиционно замеры на 140 км/ч (ровный газ):

Пиковые значения шума ушли от 52 дБ до 42 дБ, что означает снижение громкости выхлопа в салоне В ДВА РАЗА (у единиц звукового давления децибел логарифмическая шкала). К примеру 50 дБ соответствует тихой улице, 40 дБ это уже тихая комната. А вот 90 Дб (картинку с таким значением можно увидеть в самом начале статьи) – это отбойный молоток.

При этом, когда обороты превышают 4000, звук просыпается. Prado рычит, и чем больше газу, тем сильнее. Этому есть научное объяснение. Для шестицилиндрового мотора firing rate на этих оборотах равен 200, ведь он производит 200 вспышек в секунду (4000/2/60=33,33 для каждого цилиндра). И как раз в районе 200 Гц действие второго резонатора Гельмгольца начинает значительно падать. Вот почему, до 4000 об./мин. я почти не слышу двигатель.

Нет, ну при тапке в пол, конечно, да. Конечно, слышу. На уровне выхлопа AMG в салоне Е-класса, скажем. Когда стрелка подбирается к 5000 об./мин. уже громче, уже ближе по громкости к тому же Supersprint в моей BMW Z4 Coupe, но все равно это очень тихо для Remus Wild Label.

Вот такой выхлоп по науке соорудили!

Резонатор Гельмгольца. Успешная борьба с резонансом выпускной системы — Сообщество «Кулибин Club» на DRIVE2

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 Analyzer (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)

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости