車のマフラーはどのように機能するのか、動作原理は何ですか
車のマフラーは、国際規格に従って、排気システムの排気騒音を低減するように設計されています。 これは金属製のケースで、内部には仕切りと部屋が作られており、複雑な経路を持つチャネルが形成されています。 排気ガスがこの装置を通過すると、さまざまな周波数の音の振動が吸収され、熱エネルギーに変換されます。
排気システムにおけるマフラーの主な目的
エンジンの排気システムでは、マフラーは触媒コンバーター (ガソリン車の場合) またはパティキュレート フィルター (ディーゼル エンジンの場合) の後に取り付けられます。 ほとんどの場合、次の XNUMX つがあります。
- 予備（マフラーレゾネーター） - 騒音を大幅に抑制し、エンジン出口での排気ガスの流れの変動を安定させるように設計されています。 最初に取り付けられるため、よく「フロント」と呼ばれます。 その主な機能の XNUMX つは、システム内での排気ガスの分配です。
- メインサイレンサー - 騒音を最大限に低減するように設計されています。
実際には、自動車のマフラー装置は、排気騒音を低減するために次のような変換を行います。
- 排気流の断面積を変更します。 これは、高周波ノイズを吸収できるようにするさまざまなセクションのチャンバーの設計に存在するために実行されます。 この技術の原理は単純です。まず、排気ガスの移動流が狭くなり、一定の音響抵抗が生じ、次に急激に拡大し、その結果音波が散乱されます。
- 排気の方向転換。 これは、チューブのパーティションと軸の移動によって実行されます。 排気ガスの流れを90度以上の角度で回転させることにより、高周波騒音を減衰させます。
- ガス振動の変化（音波の干渉）。 これは、排気が通過するパイプに穴があることによって実現されます。 このテクノロジーにより、さまざまな周波数のノイズを除去できます。
- ヘルムホルツ共鳴器における音波の「自己吸収」。
- 音波の吸収。 チャンバーと穴に加えて、マフラー本体には騒音を遮断する吸音材が含まれています。
マフラーの種類とデザイン
現代の車で使用されているマフラーには、共鳴マフラーと直進マフラーの XNUMX 種類があります。 どちらもレゾネーター（プリマフラー）との同時装着が可能です。 場合によっては、フロントマフラーをストレートスルーデザインに置き換えることもできます。
共振器の構造
構造的には、フレームアレスタとも呼ばれるマフラー共鳴器は、密閉されたハウジング内に配置された多孔管であり、いくつかのチャンバーに分割されています。 これは次の要素で構成されます。
- 円筒形の本体。
- 断熱層;
- ブラインドパーティション。
- 穴あきパイプ。
- スロットル。
共鳴消音装置
予備のものとは異なり、メイン共鳴マフラーはより複雑です。 これは、共通の本体に取り付けられた複数の穴あきパイプで構成され、パーティションで分離され、異なる軸上に配置されています。
- 穴あきフロントチューブ。
- 穴あきリアチューブ。
- インレットパイプ。
- フロントバッフル。
- 中央のパーティション。
- バックバッフル。
- 排気管;
- 楕円形のボディ。
したがって、共鳴サイレンサーでは、さまざまな周波数の音波のあらゆる種類の変換が使用されます。
ストレートマフラーの特徴
共鳴マフラーの主な欠点は、排気ガスの流れの方向転換（バッフルとの衝突時）によって生じる背圧効果です。 この点で、多くのドライバーはダイレクトマフラーを取り付けて排気システムのチューニングを行っています。
構造的には、ストレートマフラーは次のコンポーネントで構成されます。
- 密閉ケース;
- 排気管と吸気管。
- 穴あきトランペット。
- 防音材 - 最も一般的に使用されるグラスファイバーは高温に強く、優れた吸音特性を持っています。
実際には、ダイレクトフローサイレンサーは次の原理に従って機能します。つまり、穴のあいたパイプがすべてのチャンバーを通過します。 したがって、ガスの流れの方向や断面を変えることによる騒音抑制はなく、干渉と吸収によってのみ騒音抑制が達成されます。
順流マフラーを通る排気ガスの自由な流れにより、結果として生じる背圧は非常に低くなります。 ただし、実際には、これによって電力を大幅に増加させることはできません (3% ～ 7%)。 一方、現在の防音技術は高周波のみを抑制するため、車の音はスポーツカー特有のものになります。
ドライバー、同乗者、歩行者の快適性はマフラーの動作に依存します。 したがって、長期間の動作中に、騒音の増加は重大な不都合を引き起こす可能性があります。 現在までのところ、都市部を走行する自動車の設計に直接流マフラーを取り付けることは行政犯罪であり、罰金と装置の解体命令が科せられる恐れがある。 これは、規格で定められた騒音基準を超過しているためです。
