Резонатор гельмгольца для чего нужен
Резонатор Гельмгольца. Успешная борьба с резонансом выпускной системы.
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:
А теперь побыстрее:
Очень жаль, что ни GoPro, ни Youtube не передают породистого бурчания (или бульканья, а, может, и чавканья))) на сбросе газа.
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:
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:
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.
Резонатор Гельмгольца
Ссылка на БЖ
www.drive2.ru/l/8653418/
Хотел бы поделиться опытом во внедрении резонатора Гельмгольца и его положительной работе.
На роль первооткрывателя совсем не претендую))
Была изготовлена вот такая штуковина
Далее она заняла своё место
Смею предположить, что многие из Вас, кто хоть как-то интересуется тюнингом, видали картинки в интернете выхлопных систем именитых брендов. Например вот
А задавались ли вы вопросом, что это за глухой бочонок рядом с банкой? Да\нет?))
Это резонатор Гельмгольца. Назначение его — подавление определенных звуковых частот.
Теперь ближе к делу. Владельцы прямотоков, как я)) причем ПОЛНЫХ прямотоков, которые только с оконечной банкой, частенько жалуются на гул в салоне на определенных оборотах работы двигателя. Но я не такой)) я особо не жаловался, но вот мои пассажиры жаловались при дальних поездках. В иной бы раз просто остановился и выкинул их как ненужный балласт, но нет)) в числе недовольных и близкие и уважаемые мне люди))) Решено было как то попробовать бороться с нежелательными частотами.
Решений обдумано было несколько. Из них были и такие как замена оконечной банки и вварка резонатора. Но весь выхлопной тракт был сварен на 3″ дюймовой трубе и поэтому в магическую силу глушителей\резонаторов на такой трубе я просто не верю. Есть конечно вариант поставить не прямоточный глушитель, но тогда пропадет вся прелесть раннего спула турбины. Иными словами на положительный буст будет выходить позднее. Готов ли я к такому? В данный момент пожалуй нет!
Поэтому и засвербило у меня в одном месте испробовать в деле этот чудный резонатор Гельмгольца.
И так что же это такое))
Резонатор Гельмгольца (акустический резонатор) — акустический прибор, сосуд сферической формы с открытой горловиной. Изобретен Гельмгольцем около 1850 г. для анализа акустических сигналов. (Википедия)
Кто знаком с автозвуком знают, как влияет акустическое оформление сабвуферного динамика на качество его звучания. Тут картина схожая.
И так, первым делом нам нужно узнать паразитическую частоту нежелательного гула. Я использовал для этого телефон с программой spl spectrum analyzer. В ходе замеров выяснилось что особо выделяются частоты 68, 86, 107 и 129 Герц. Первые два значения проявляются на около холостых оборотах, поэтому они мне не интересны. Все моё внимание было к 107 и 129 Герцам.
Для изготовления правильного резонатора нам необходимо знать объем его камеры, площадь трубы (которой он будет соединяться с основной трассой) и её длину.
Находим формулы в интернете и пробуем хоть с чего то начать считать
Ну и получаем объем резонатора 32 литра))
Получив такой результат я все перепроверил, убедившись что косяк не мой. И снова начал копать интернет))
Первоначальная формула оказалась не верной. Верная формула выглядит так
В ней меня насторожила скорость звука 340 м/с. Найдя справочные данные, понимаю что это при нормальных условиях. Сколько температура выхлопа на конце выпускного тракта? Кто-то пишет что 200 градусов после хорошего отжига, кто-то склоняется к 100 градусам. Решаю посчитать, а большая ли будет разница при разной температуре
В этих расчетах взял диаметр трубы входа в резонатор 38 мм (думал в заначке именно такая и лежит) и её длину 10 см
Как видно разница в объеме не маленькая, пренебречь температурой нельзя! Решаю остановиться на 100 градусах, так как цель — избавиться от гула при движении по трассе, а если на отжигах она будет выше — да вообще пофиг, пусть хоть листья с деревьев осыпаются от звуковой волны)))
Ну а дальше практика и дальнейшая корректировка))
В гараже варю «ту самую коробочку», цель — как можно больший объем. Решаю расположить её в нише правее глушителя.
Сразу отвечу на вполне логичный вопрос — какого фига она формы не цилиндрической? А вот такого)) нет трубы раз, есть спецстальной отлив (подоконник) это два, ну и так можно выиграть бОльший объем это три))
В итоге объем получается 4 литра!)) очень не мало и это хорошо. Прямо в гараже сажусь за расчеты))
Труба для входа в резонатор оказалась 35 мм в диаметре. Частоту «настройки» взял 118 Герц — среднее значение между двумя пиками 107 и 129 Герц.
Получил что длина входа всего то 6,5 см))
Ну а дальше дело техники.
До и после этой работы снял видео, но просмотрев\прослушав его дома на нормальной акустической системе, разницу особо не уловил. Но в реальности она есть — совсем чуть-чуть стало тише на холостом при прогретом моторе (прогретом, потому что вспоминаем роль температуры в формуле), не особо заметна разница если газовать на месте (вот это и есть на видео), но вот звук под нагрузкой, в движении изменился сильно. Паразитический гул практически полностью исчез! Ездил по трассе и это явно заметно, разница на лицо! Результатом проделанной работы я очень доволен)))
Ну и видео все таки выложу, а то читая записи данного сообщества частенько видаю гневные комментарии по поводу отсутствия видео до\после
Извиняюсь за видео «после», получилось так что кончилась память на флешке телефона и оно записалось часть на флешку, часть на память самого телефона — пришлось склеивать)) Сорри))
Ну и для особо ленивых бонус в виде выведенных формул))
На этом на сегодня у меня всё))
Надеюсь хоть кому-то поможет, а кому-то просто внесет ясности))
Спасибо за внимание!
Всем тихих прямотоков))
Резонатор Гельмгольца. Успешная борьба с резонансом выпускной системы
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:
А теперь побыстрее:
Очень жаль, что ни GoPro, ни Youtube не передают породистого бурчания (или бульканья, а, может, и чавканья))) на сбросе газа.
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:
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:
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.
Видовое разнообразие резонаторов Гельмгольца
Товарищи тюнеры и сочувствующие!
Если у вас болит голова от слишком громкого выхлопа в определенных режимах (чаще всего между 2000 и 3000 оборотов в минуту), дело, скорее всего в резонансе:
Этим страдают многие прямоточные выхлопные системы. С этим в свое время столкнулся и я. Решение есть. 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:
Вот именно этот отросток от основной трассы и есть резонатор Гельмгольца. Он действительно эффективно гасит волны в нежелательном (или искомом) диапазоне. Снаружи почти ничего не меняется. Меняется внутри — в салоне больше нет гула или, как говорят американцы, дрона.
Возможно исполнение с прямой трубой (как на первом фото) для размещения под прямым углом к трассе, а также с изогнутой на 90 градусов трубой (отводом) для размещения параллельно трассе (примерно так):
Возможны и другие объемы и формы:
И даже скрытой компоновки — ни за что не скажешь, что внутри есть горло:
Так вот, товарищи, в этой пятилетке улучшайте акустические характеристики своих автомобилей! Вид, отдача, вес остаются на прежнем уровне. А звук с резонаторами Гельмгольца может быть тише стока. Можно даже сделать заслонку перед горлом — в городе и перед проверяющими инспекторами ГАИ тихо (и это правильно!), на треке рев (если хочется).
Комментарии 20
Отличная вещь. На турбированном бензе можно ставить?
Интересно описано! Даже захотелось на своей машине с выхлопом по экспериментировать)
Хочется две трубы)
на две стороны в смысле?
На солярисе одна выхлопная труба, а хотелось бы две)
меня дикий резонанс задолбал после вырезки четырех катов. на днях задние каты буду обратно вваривать, а то невозможно кататься )
Есть такое, а спортивные катализаторы не хотите поставить?
Да не хочется сильно денег тратить. И так постоянно что стало ломаться ))
А спорт каты как я понял от десятки за штучку )
а на дизеляку такое можно ставить?
Да хоть на сжиженный газ
так нет тут же фишка в выхлопе
на турбо дизеле он иной! от чего и проблемы красиво сделать тк турбина душит буль буль буль)
Вопрос что нужно сделать? Заглушить неприятную составляющую — пожалуйста. А сделать бульбуль на турбе — пожалуй, нет
вот я и спрашиваю
как лучше
если просто делать выхлоп на дизеле то трасса + 1 банка будет
и надо ли апендицит варить или нет))))?
Смотря зачем. Если нет резонанса и на уши не давит, то не надо, наверное
а на дизеляку такое можно ставить?
на дизеляку или бенз — на самом деле, нет большой разницы.
красивый звук на 4-цилиндровом рядном моторе достижим только при помощи специального выпускного коллектора — «субару-саунд» называется. без него — ну так, рычит, но скучно… далее, значит, если звук есть — стоит задача выпустить его наружу, но не весь)))
ставим прямоток — звук выходит, но в некоторых режимах появляется гул, т.е. многовато звука. и вот тут на арену выходит Гельмгольц — с его помощью можно избирательно (и при желании — довольно точно) подавить некоторые частоты (диапазоны частот) в звуке выхлопа. соответственно, подбирается такой резонатор Гельмгольца, пик поглощения которого (на амплитудно-частотной характеристике) приходится на самый громкий гул мотора — и готово, наш прямоток перестаёт нудно гудеть, остаётся только интересующее нас «бу-бу-бу» и «вя-вя-вя»)))
А где его правильно размещать? Кто-то его ставит где-нибудь в середине выпуска, а кто-то как на фото в конце, возле глушителя. И на что вообще влияет место его установки?
Ставят поближе к глушителю, т.к. расчёты делаются обычно для температуры газов на срезе глушителя. Ну и обычно так удобнее с компоновочной т.з. Есть нюанс касательно стоячей волны, но его редко кто учитывает