Много шума. Из чего?

    Спортивный прямоточный глушитель — НЕИЗМЕННЫЙ атрибут тюнинга, одинаково часто встречающийся и на серьезно заряженных машинах, и на экземплярах с цветными брызговиками и светящимися форсунками смывателя. А какой эффект дает рычащий выпуск на самом деле? Чтобы выяснить это, мы провели инструментальные ИСПЫТАНИЯ нескольких популярных спортивных глушителей.

      Сначала — немного теории. Для чего предназначена и как работает система выпуска? Вопрос этот кажется элементарным только на первый взгляд. Начнем с того, что система выпуска отработанных газов выполняет несколько задач одновременно.
      Первая и самая простая — отвод выхлопных газов за пределы кузова автомобиля.
      Вторая задача выпуска — обеспечение наилучшего наполнения цилиндров топливовоздушной смесью. В современных моторах фазы впуска и выпуска заметно перекрываются и в момент, когда открыты оба клапана, важно создать за выпускным клапаном разрежение, благодаря которому отработанные газы будут активнее покидать цилиндр, освобождая место для свежей порции смеси. Чтобы этого добиться, используют инерцию и неравномерность истечения выхлопных газов из двигателя. Дело в том, что после закрытия выпускного клапана, в коллекторе образуется зона пониженного давления, двигающаяся по трубе со скоростью звука. Если создать на пути этой волны препятствие, она отразится и, при правильном расчете соотношения между оборотами двигателя и расстоянием до этого препятствия, окажется у выпускного клапана в момент, когда он будет снова открыт. Для автомобильного двигателя это расстояние оказывается очень большим, поэтому фронт разрежения от одного цилиндра возвращают к двигателю в момент открытия клапана другого. Этот процесс организуется с помощью выпускного коллектора с трубами равной длины, а препятствием для волны служит соединение этих труб в одну.
      Наконец, третьей задачей выпускной системы является собственно глушение шума. Ни простая труба, ни настроенный выпускной коллектор справиться с ней не в состоянии — требуется глушитель. Правда, на гоночных автомобилях встречаются системы, по сути, без глушителей, но, как правило, только на турбированных моторах, где турбина, «перемалывая» поток выхлопных газов, сама снижает его энергию и сглаживает колебания.
      Итак, чтобы снизить шум, требуется глушитель. Они бывают нескольких типов. Первый тип — резонатор, состоящий обычно из перфорированной трубы и окружающей ее камеры. За счет резонанса, возникающего в камере, такой глушитель эффективно гасит звук определенной частоты. Как правило, современные резонаторы имеют несколько камер различного размера и при скромных габаритных размерах неплохо гасят низкочастотные шумы.
      Стандартный оконечный глушитель обычно представляет собой лабиринт из перегородок, при отражении от которых часть энергии газа переходит в тепло, а звук затихает. Кроме того, за счет установки внутри глушителя перфорированных труб, в нем также как в резонаторе применяется эффект подавления звука определенных частот.
      Прямоточный глушитель во многом похож по конструкции на резонатор. Отличие лишь в том, что между корпусом и трубой с отверстиями у него проложен звукопоглощающий материал. Как правило, это базальтовая вата, состоящая из длинных минеральных волокон. Чтобы волокна не выдувались потоком газа наружу, между трубой и ватой размещают заградительный барьер из очень мелкой сетки или специальной проволоки. И все равно, ресурс прямоточного глушителя определяется не коррозией металлического корпуса, а сроком удержания волокон, по истечении которого глушитель начинает звенеть, как пустое ведро. Звучание прямоточного глушителя задается его размерами, количеством и материалом набивки, а также диаметром и числом отверстий в трубе. Но как не настраивай «прямоток», общая тенденция остается. Вата хорошо поглощает высокие частоты, а с низкими справляется плохо. Зато прямоточный глушитель оказывает наименьшее сопротивление выхлопным газам.
      Среди владельцев вазовских машин распространено мнение, что стандартная система выпуска сильно «душит» мотор. Особенно 16-клапанный, ведь выпуск на нем такой же, как и на менее мощном «восьмиклапаннике». Поэтому, установка прямоточного глушителя с заметно меньшим сопротивлением выходу отработанных газов — сильный козырь в светофорных гонках.
      Есть и прямо противоположное мнение: на стандартном моторе прямоточный глушитель прибавки мощности не дает. Единственная его задача — пустить пыль в глаза, а точнее — рев в уши. «Прямоток» — самый простой способ заставить поверить окружающих, что у машины мощный мотор и соответствующая динамика. К сожалению владельца машины, чтобы развеять эту иллюзию, часто хватает одного параллельного старта...
      Последнее мнение разделяют профессионалы: в любой серьезной тюнинговой фирме вам предложат программу доработок двигателя, в которой установка прямоточного глушителя будет стоять далеко не на первом месте. Другое дело — серьезно «заряженный» мотор. Если двигатель имеет увеличенный рабочий объем или форсирован по оборотам, стандартная система выпуска уже может не справляться с более мощным потоком газов, создавая ему слишком высокое сопротивление при высоких оборотах двигателя. Но и в этом случае один прямоточный глушитель не способен решить проблему — необходима замена всей системы выпуска на спортивную, чтобы дыхание мотора ничто не стесняло. Для этого устанавливают другой выпускной коллектор, прозванный в народе за свой внешний вид «пауком», применяют трубы большего диаметра, убирают катализатор.
      И все же, очень часто приходится видеть спортивные глушители на совершенно стандартных машинах. Дают ли они хоть что-то кроме громкого звука? И, кстати, насколько громок этот звук? Чтобы разобраться во всем этом, мы отправились на Дмитровский автополигон, в лабораторию виброакустики. Там, в специальной безэховой камере, можно не только определить уровень и спектр производимого машиной шума, но и с помощью мощностного стенда Schenck (Германия) измерить крутящий момент на заданных оборотах двигателя, а следовательно рассчитать развиваемую автомобилем мощность.
      В качестве базы мы взяли совершенно стандартный ВАЗ-2112 с 16-клапанным мотором и решили испытать на нем четыре наиболее распространенных на московском рынке прямоточных глушителя. Это продукция известных итальянских марок Powerful и ASSO, российский прямоточный глушитель SVR и, конечно, немецкий Remus. Кроме того, чтобы понять, какое влияние оказывает на работу мотора остальная часть выпускной системы, мы включили в программу испытаний две полные системы. Это система SVR с диаметром трубы, увеличенным до 54 мм против стандартных 45, а также итальянский комплект Supersprint, диаметр труб у которого еще больше — 60 мм.
      Мощность измерялась на трех режимах работы двигателя: 1500 об/мин (на этих оборотах обычно происходит трогание), 3700 об/мин (обороты максимального крутящего момента по паспортным данным) и 5400 об/мин (90 процентов от максимальных оборотов двигателя). Одновременно с помощью профессионального измерителя-анализатора шума Lar-son Davis 2900B фиксировался уровень и спектр производимого автомобилем шума. По правилам ЕЭК-ООН №51 внешний шум измерялся при работе автомобиля на третьей передаче в диапазоне оборотов двигателя 1500-5400 об/мин. Верхняя планка оборотов по этим правилам определяется как 90 процентов от оборотов максимальной мощности, а передача выбирается из расчета развиваемой автомобилем на дороге скорости. Впрочем, наши измерения нельзя считать сертификационными, поскольку эти правила предполагают замеры шума на дороге с определенным покрытием. Однако для сравнения разных систем выпуска такая методика вполне пригодна. Замеры производились в двух точках позади автомобиля. Первый микрофон устанавливался под углом 60 градусов к продольной оси автомобиля на расстоянии 25 см от среза выхлопной трубы. Второй микрофон фиксировал шум точно по оси машины на расстоянии четырех метров позади нее и на высоте 1м 20 см. Условно говоря, первый микрофон измеряет шум самого глушителя (так называемый замер в ближнем поле), а второй — шум всего автомобиля в целом (замер в дальнем поле).
      Внутренний шум измерялся на тех же режимах работы двигателя тоже в двух точках — в районе головы водителя и в области голов задних пассажиров. Естественно, все измерения проводились с закрытыми дверями и окнами.
      Результаты испытаний не стали сюрпризом. Сказать, что прямоточный глушитель по сравнению со штатным совсем не прибавляет мотору мощности, нельзя. Все оконечные глушители дают несколько процентов прибавки на средних и высоких оборотах двигателя, «Внизу» эта прибавка либо меньше, либо вовсе никакая.
      Полные системы с «пауком» вместо штатного коллектора, большими трубами и без катализатора прибавляют больше мощности. Наиболее заметно это на высоких оборотах, где мотору особенно необходимо свободное дыхание. Однако прирост все равно не поражает воображение. Максимум — около семи процентов прироста мощности на высоких оборотах. Причем использование 60-миллиметровой трубы не дает преимущества по сравнению с 54-миллиметровой. Полуторалитровому моторчику со стандартными настройками и распредвалами столько просто не надо...
      Итак, мощность увеличивается незначительно — в лучшем случае на 3—5 л.с. Зато как растет шум! Если по уровню внутреннего шума некоторые глушители еще могут сравниться со штатным, то снаружи все протестированные образцы голосят безбожно. На первый взгляд может показаться, что прибавка в шесть-десять децибел (относительно звука стандартного глушителя) невелика — те же несколько процентов, что и в случае с мощностью. Но не надо забывать, что звуковое давление измеряется не по линейной, а по логарифмической шкале. И при пересчете получаются уже не проценты, а разы! Попросту говоря, на некоторых режимах автомобиль с прямоточной системой шумит как десять стандартных «двенадцатых»! О том, почему так происходит — в отдельной заметке на этих страницах.
      Так стоит ли тратиться на прямоточный глушитель? Очевидно, что ответ на этот вопрос лежит в области личных предпочтений. Вы отдаете приоритет скорости и динамике автомобиля? Тогда лучше потратить эти средства на другие компоненты тюнинга, например, на хорошие тормозные колодки. Если же для вас основная цель — произвести на светофоре впечатление на окруясающих или подзадорить самого себя, то «прямоток» для этого подходит прекрасно. Главное, чтобы после старта вам удалось продемонстрировать соперникам хромированное дуло своего оружия...
      ОТКУДА РЕВ?
      В штатной системе выпуска низкочастотную составляющую шума в основном глушит резонатор, но и на долю глушителя, главная задача которого — пригасить высокочастотный сигнал, «низов» тоже хватает. А в прямоточном глушителе набивка из минеральной ваты способна эффективно тушить только высокочастотные составляющие звука, поэтому низкочастотный шум попросту «пролетает» по прямой трубе практически без помех. Именно из-за этого голос «прямотоков» получается низким. Недаром говорят, что спортивный глушитель «басит», «бубнит» или «рычит». Особенно явно это чувствуется в салоне, куда высокочастотные составляющие проникают хуже низкочастотных.
      И все бы ничего, если бы не одно но... У салона, как замкнутого объема, да и у панелей кузова неизбежно имеются собственные резонансные частоты. Звук выхлопа имеет в своем спектре ярковыра-женные максимумы, их еще называют гармониками, частота которых кратна оборотам двигателя. Как только частота гармоники становится близкой к собственной частоте кузова, шум резко усиливается, а в его спектральной характеристике появляется ярковыра-женный максимум. Как оказалось, у ВАЗ-2112 в «проблемной» для прямоточного глушителя области оказались две мощные гармоники, из-за которых шум в салоне резко увеличивается в районе 2500—2800 об/мин и 4200—4500 об/мин. Если провести на этих режимах спектральный анализ, легко увидеть в диапазоне 60—400 Гц пару пиковых частот, которые оказываются кратны этим оборотам. Очевидно, при разработке стандартного глушителя на «десятку» инженеры ВАЗа смогли максимально «задавить» эти гармоники за счет отражений звуковых волн внутри глушителя, а тюнинговые «прямотоки» пропускают их без особых помех.
      Слава богу, что нас отчасти выручают собственные уши, которые плохо слышат совсем низкие и совсем высокие частоты. Кстати, в соответствии с этим свойством человеческого слуха, шум, который фиксирует микрофон, можно скорректировать по специальной шкале, называемой «шкалой А». Именно скорректированные данные — так, как слышит человек — и представлены в наших таблицах.