So funktioniert es: Schalldämpfergerät

Unzuverlässig, stinkend und laut. Nur eine solche Meinung über Verbrennungsmotoren konnte zu Beginn des 20. Jahrhunderts klingen. Was war sonst noch zu erwarten? Das lauteste Geräusch, das ein Mensch damals hörte, war die Arbeit einer Industriepresse oder der Lärm einer Dampflokomotive. Aber diese Geräusche waren irgendwie vorhersehbar. Das Auto jener Jahre war absolut unberechenbar, weder im Verhalten noch im Hinblick auf den Lärmpegel, dem die Stadtbewohner ausgesetzt waren.

Der Schalldämpfer schont den Verbrennungsmotor

Immerhin gab es einen leisen und ruhigen Elektromotor, der zu Beginn des Jahrhunderts unter anderem aktiv an Elektrofahrzeugen arbeitete. Nicht jedem gefiel die Idee, elektrische Energie anstelle von Ölenergie zu nutzen, daher wurden die meisten Projekte im Zusammenhang mit Elektrizität eingeschränkt, Zeichnungen wurden beschlagnahmt, Erfinder erkrankten dringend an seltsamen Krankheiten und starben plötzlich und Benzinmotoren wurden aktiv entwickelt. Mit Unterstützung der Regierungen und voller Unterstützung, trotz der Massenunzufriedenheit.

Tatsächlich war der Schalldämpfer einer der Sparfaktoren des Benzinprojekts. Angefangen hat alles mit den Franzosen, mit der Firma Panhard-Levassor. Sie waren es, die das Rohr an den Verbrennungsmotor geschraubt haben, um ihn irgendwie zu beruhigen. Es lief relativ gut, der Schalldämpfer begann sich aktiv zu entwickeln und neue Elemente und Designmerkmale zu erwerben.

Video-Tutorial über Auslassventil, Resonator, Vorwärtsströmung

Warum Sie einen Schalldämpfer brauchen

Im Motor und im Brennraum ist so eine Hölle los, die man sich kaum vorstellen kann – enorme Temperaturen, 130 gewaltige Vollexplosionen pro Sekunde, unglaubliche Belastungen und Druckverluste. Und das alles wird von Geräuschen begleitet. Laute und konstante Geräusche, von denen Sie den Fahrer und alle Personen in Reichweite isolieren müssen. Bisher gibt es nichts Besseres als das Gerät, das in Autowerk-Lehrbüchern als Schalldämpfer bezeichnet wird.

Lärm sind Luftschwingungen unterschiedlicher Frequenz, die das menschliche Ohr wahrnehmen kann. Der Schalldämpfer des Autos ist für die Neutralisierung akustischer Wellen ausgelegt. Dies ist seine erste und wichtigste Funktion. Die Motorleistung hängt auch von der Abgasanlage und ihrem Zustand ab. Unbedeutend, aber der Schalldämpfer hat dennoch einen Einfluss auf die Leistung. Die unermüdlichen Amerikaner haben sogar gelernt, die Unzulänglichkeiten des Schalldämpfers sinnvoll zu nutzen. Sie haben nämlich einen Turboschalldämpfer entwickelt, der gleichzeitig Vibrationen dämpft, sie an den Motor zurückleitet und dort für die Effizienz der Kraftstoffverbrennung und damit für eine Leistungssteigerung sorgt. Das Projekt ist eher umstritten und komplex, aber es existiert.

Katalysator kümmert sich. Über Ökologie?

Eine weitere Funktion des Schalldämpfers besteht darin, giftige Gase aus der Augenhöhle außerhalb der Karosserie zu entfernen. Auch mit Hilfe eines Schalldämpfers wird versucht, die Giftigkeit der Abgase zu reduzieren. Dies geschieht durch einen Katalysator, einen Katalysator im Alltag. Tatsächlich reduziert es dort nichts und reinigt die Abgase nicht, geschweige denn ozonisiert sie. Es berechnet lediglich den CO-Gehalt und weist das elektronische Steuergerät an, das Verhältnis von Kraftstoff und Luft so anzupassen, dass möglichst wenige Schadstoffe in den Abgasen enthalten sind.

Dadurch gerät er in Konflikt mit dem Kraftstoffsystem, das versucht, maximale Leistung bereitzustellen und die Zylinder mit dem Arbeitsgemisch zu füllen, und der Katalysator hatte diese Leistung im Auge. Für ihn geht es vor allem um weniger schädliche Emissionen. Katalysatoren werden nach dem Grad ihres Einflusses und der Schwere der Emissionskontrolle klassifiziert. Wenn die Euro-2-Systeme nur einen Sauerstoffsensor hatten, eine Lambdasonde im Auspuffrohr des Schalldämpfers, dann ist das Euro-3-System bereits mit zwei Lambdasonden ausgestattet, und je höher die Euro-Sicherheitsklasse, desto deutlicher ist der Effekt Katalysator auf Motorbetrieb.

Das System zur Kontrolle des CO-Gehalts wird von Jahr zu Jahr komplizierter, aber aus irgendeinem Grund wird der Planet Erde nicht sauberer. Doch Katalysatorsysteme werden immer teurer und es wird immer schwieriger, sie aus den Tiefen des Schalldämpfers herauszuschneiden. Beim Einspritzer VAZ 2107 oder 2109 reichte es also aus, nicht zu faul zu sein und die serienmäßige Flammensperre auszuschalten, die den Motor ziemlich stark verschluckte. Die Motoren 2109, 2114, 2110 der ersten Produktionsjahre entsprachen der Euro-2-Norm und es gab nur eine Lambdasonde im Abgassystem. Er kontrollierte nur die Situation im Bereich des Abgaskrümmers bis zum Eingang des Auspuffrohrs des Schalldämpfers. Was dann geschah, konnte der Katalysator nicht kontrollieren. Das Euro-3-System erfordert den Einbau von zwei Sensoren, sodass die späteren Motoren von Kalina, Priora, Grant nicht mehr so ​​leicht für chirurgische Eingriffe geeignet sind.

Schalldämpfer – Geräuschneutralisator

Ein Schalldämpfer hat eine Menge Arbeit zu leisten, aber er ist am besten im Umgang mit Lärm. Um das Geräusch des Auspuffs nicht grundsätzlich, sondern eines bestimmten Motors, eines bestimmten Modells, mit einer bestimmten Lautstärke und einer bestimmten Anzahl von Zylindern zu dämpfen, kann es keinen universellen Schalldämpfer geben. Jeder Motor erzeugt seine ganz individuellen Schwingungen, die wir als Lärm wahrnehmen. Geräusche unterschiedlicher Frequenz und unterschiedlicher Amplitude werden von den Wänden mehrerer Resonatorkammern absorbiert, die sich im Abgasweg befinden.

Er muss durch viele Löcher gehen, hunderte Male von den Wänden abprallen und die Richtung ändern, bevor er ausbrechen kann. Bei diesen Gaswürfen durch das Abgasrohr kommt es zu einer aktiven Wärmeabgabe, was jedoch nicht das Schwierigste bei der Entwicklung von Abgasanlagen ist. Die internen Schwingungen jeglichen Bereichs, hochfrequent, niederfrequent, mittelfrequent, bei bestimmten Motordrehzahlen müssen sich an diese anpassen.

Die Geometrie der Abgasanlage ist einer der wichtigsten Faktoren im Kampf gegen Lärm. Das einfachste Beispiel zeigt der einfachste Schalldämpfer eines T 74-Traktors oder eines Zweitakt-T 25. Die Länge der gesamten Abgasanlage beträgt nicht mehr als einen Meter, sie besteht aus einem kurzen Auspuffrohr, einem Auspuffkrümmer und einem einfachen Resonator. Die Wirksamkeit eines solchen Systems ist sehr zweifelhaft, da die Geometrie des Schalldämpfers praktisch keine Störungen erzeugt und Resonanzfrequenzen nicht dämpft. Außerdem wird das Geräusch des Verbrennungsmotors durch den Durchmesser und die Anzahl der Löcher beeinflusst, durch die das Abgas strömt. Je komplexer die Geometrie des Systems und je mehr Löcher und Biegungen darin vorhanden sind, desto wirksamer werden Schallwellen gedämpft. Nur in diesem Fall entsteht ein gewisser Widerspruch: Jedes zusätzliche Hindernis für Gase führt zu einer Verschlechterung der Spülung der Zylinder und damit zu einer Verschlechterung ihrer Befüllung mit einem Kraftstoff-Luft-Gemisch. Nun nähern wir uns der Frage, wie Volumen und Komplexität der Abgasanlage die Motorleistung reduzieren.

Es wurde experimentell festgestellt, dass das Volumen der Abgasanlage das 5- bis 7-fache des Arbeitsvolumens des Motors betragen sollte. Nur dann kann das System Lärmschutz bieten. Bei der Entwicklung von Abgassystemen wird aber auch die Spektralanalyse von Schallschwingungen berücksichtigt, die nicht für jedes Automodell individuell und pauschal an dieses Problem herangehen kann. Auch die Auswirkungen von Lärm auf den menschlichen Körper sind unterschiedlich – niederfrequente Geräusche bis zu 250 Hz tragen zur Ermüdung des Fahrers und zu einem schnellen Rückgang der Leistungsfähigkeit und Reaktionszeit bei.

Wie man mit Autolärm umgeht

Bisher gibt es nur zwei Möglichkeiten, mit Motorgeräuschen umzugehen: Schallabsorption und Resonanz. Daher gibt es vier Haupttypen von Schalldämpfern:

• Resonator;
• Spiegel;
• Absorption;
• restriktiv.

Der einfachste Typ, den wir im Traktorbeispiel erwähnt haben, arbeitet nach dem Prinzip der Beschränkung. Seine Aufgabe besteht lediglich darin, den schädlichen pulsierenden Abgasstrom zu unterdrücken. Reduzieren Sie dazu einfach den Durchmesser des Auslasses. Das Ergebnis ist nicht so heiß und die Motorleistung sinkt stark.

Spiegelschalldämpfer sind effizienter und funktionieren nach dem Prinzip akustischer Spiegel. Das auffälligste Beispiel für solche Schalldämpfer sind die Abgasanlagen eines Zweitaktmotors eines Motorrads und Rollers. Ein Beispiel für einen einfachen spiegelbegrenzenden Schalldämpfer ist Izh Planet, ein Karpaty-Moped. Der Schalldämpfer besteht aus einem Abgaskrümmer und einem Resonatorrohr, in dem die Abgase zum Schweigen gebracht werden. Der vom Schalldämpfer erzeugte Widerstand ist deutlich geringer, der Leistungsverlust ist nicht so spürbar, aber durch den Spiegeleffekt steigt die Temperatur des Auspuffrohrs. Dieses Prinzip liegt auch dem Schalldämpfergerät VAZ 2107, 2115, 2109, Niva zugrunde.

Der Resonator hingegen besteht aus mehreren geschlossenen Kammern, die durch Rohre mit darin angebrachten Löchern miteinander verbunden sind. Zusammen mit der Dose bilden sie ein Resonanzpaar, das für einen leisen Auspuff sorgt. Dadurch werden akustische Schwingungen teilweise aufgrund von Abweichungen in der Richtung der Gasströmungen und teilweise aufgrund akustischer Resonanz geglättet. Solche Resonatoren werden meist separat installiert, beispielsweise bei UAZ-, GAZ- und Gazelle-Fahrzeugen. Komplexere Systeme, die in den Fahrzeugen Volkswagen, Lada Priora und Kalina 2 zum Einsatz kommen, sind vom Absorptionstyp. Die Resonatoren solcher Systeme im Abschnitt sind einfache röhrenförmige Zwei- oder Vierkammerresonatoren, jedoch mit einer Schicht aus schallabsorbierendem Material. Durch die Löcher in den Verbindungsrohren gelangen die Gase in die Basaltwollschicht, wo sie Energie verbrauchen, um die Fasern des Materials in Schwingung zu versetzen. Ein einfaches Design, dessen Wirksamkeit jedoch nur bei komplexer Verwendung mit anderen Systemen hoch ist.

Die Schalldämpfervorrichtung eines modernen Autos besteht strukturell aus einer geschweißten oder gewalzten Karosserie aus Stahl. Die inneren Trennwände bestehen aus dem gleichen Stahl, die gesamte Füllung muss jedoch gründlich gekocht werden. Um die Struktur des Metalls zu erhalten, wird Kontaktelektroschweißen verwendet. Auf diese Weise werden Schalldämpfer für Renault Logan, VAZ 2110, Daewoo Lanos und die meisten inländischen Autos hergestellt. Um die Lebensdauer eines Schalldämpfers zu verlängern, wird dieser manchmal aus verzinktem Stahl oder Edelstahl hergestellt, obwohl die Kosten solcher Schalldämpfer nicht immer gerechtfertigt sind. Am häufigsten werden bei der Konstruktion eines abgestimmten Durchgangsschalldämpfers teure Materialien verwendet.

Der moderne Schalldämpfer wird ständig verbessert, und nach deutschem Recht ist der maximale Geräuschpegel eines Pkw von 82 Dezibel, der 1974 offiziell erlaubt war, auf 72 Dezibel gesunken, der bereits 1995 genehmigt wurde.

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