При торохтіння, яке видає дизельний бус, нестримно тягне позіхнути, в той час як звук породистого V12 змушує серце битися частіше. Що ж відбувається всередині моторів таке, що так разюче впливає на їх звукові характеристики?
Джерело ТУТ з аудіо і все таке.
Ви і самі не раз оберталися вслід пролітає повз на високих оборотах потужному авто. Він звертав на себе увагу, ще не з'явившись в поле зору - цікавий, захоплюючий, гучний звук видавав його наближення. А багато автовласників і з закритими очима впізнають свою машину по звуку. Як же так виходить, що настільки неприродна (для багатьох навіть лякає) річ, як звук автомобільного двигуна, може викликати найрізноманітніші емоції - від схвального кивка до поблажливою усмішки?
Варто сказати, що не тільки автогонщики і механіки визнаються в тому, що їх заворожують голоси різних моторів. Один з найбільших диригентів 20 століття Герберт фон Караян (до речі, завзятий автомобіліст), до глибини душі вражений звуком своєї Ferrari, написав в листі Енцо Феррарі: «Коли звучать Ваші 12 циліндрів, я чую таку звукову гармонію, якої не відтворити жодному диригенту ні з одним оркестром ».
Коли ми говоримо, що у машини свій голос, ми не сильно грішимо проти істини. І наші голосові зв'язки, і мотори видають звуки схожим чином. Наш мовний апарат і двигун внутрішнього згоряння є тим, що фізики називають генератором імпульсної послідовності. Що це означає? Розберемося по порядку.
Звук - це по суті коливання повітря під тиском, тобто хвилі. Одна така ідеальна хвиля поєднує в собі підйоми до певного рівня з подальшими симетричними падіннями до такого ж рівня, але зі знаком мінус. Частота - це визначення того, скільки таких імпульсів відбувається в секунду. Вимірюється вона в Герцах (Гц). Більше імпульсів в секунду - вище частота - вищий за тональністю звук.
Наші голосові зв'язки видають звуки в формі безлічі послідовних клацань, кожен з яких і є тим самим імпульсом. Вибухи в циліндрах двигуна внутрішнього згоряння є такими ж імпульсами. Для більшої наочності візьміть гребінець і проведіть пальцем по її зубців. Якщо робити це повільно, то кожен з зубців буде видавати окремий клацали звук. Але якщо зробити це швидко, то все зіллється в одне дзижчання - в звук одній тональності. Тепер проходячи повз різних завданнях машин, ви будете розуміти, що вони роблять по суті те ж саме, видаючи певну кількість окремих звуків в секунду, які зливаються в один постійний тон.
У чотиритактному двигуні (а двигуни в переважній більшості машин саме чотиритактні) за кожні два оберти коленвала один окремо взятий поршень йде вгору і вниз двічі, але вибух в цьому циліндрі відбувається всього один раз - ми отримуємо один звуковий імпульс. Чим більше в двигуні циліндрів, тим більше вибухів відбувається за один оборот коленвала. Це означає більш високу частоту, тобто більш пронизливий звук. Наприклад, в чотирициліндровому двигуні за кожен оборот коленвала стануться вибухи в двох циліндрах. У восьмициліндровому моторі - чотири вибухи. Ідея зрозуміла, але що це означає на практиці?
Якщо ми візьмемо, скажімо, BMW з мотором M62 (4.4 літра V8), заведемо і залишимо працювати на холостих, то поки мотор не прогріється, холості оберти будуть десь в районі 960 об / хв. З огляду на, що при кожному оберті в восьмициліндровому двигуні відбувається 4 вибухи, то все виходить 3840 вибухів в хвилину. А це 64 вибуху в секунду. Іншими словами, ми маємо звук з частотою 64Гц. Якщо поруч при цьому поставити синтезатор і почати отримувати з нього низькі звуки, намагаючись потрапити в тональність працюючого двигуна, то виявиться, що дуже близько звучатиме нота сі-бемоль, яка сама резонує на частоті в 64Гц.
Так це відбувається в ідеальній ситуації, але в реальному житті до чистого звуку мотора домішується ще безліч супутніх накладаються шумів. Якщо взяти, наприклад, восьмициліндровий Audi, то вона буде відрізнятися рівномірним і не дуже емоційним звуком у всьому діапазоні оборотів. І в той же час я чудово пам'ятаю, як починає смоктати під ложечкою, коли заводиш старий американський Корвет. Так, його мотор і близько не такий технологічний і продуктивний, як у нової Audi, але у нього дуже хвилюючий нерівний рокіт, який може перейти в хропіння або гортанний рев. Коли він заводиться, то видає такий рик, що здається ніби прокинулося велике доісторична тварина. Навколо спрацьовують сигналізації, розбігаються домашні тварини, птиці мало не падають на землю, і матусі від гріха подалі ховають своїх дітей.
Звідки така різниця? Давайте подивимося, як саме працюють різні мотори. На тональності ще дається взнаки те, наскільки рівномірно і по черзі відбувається запалювання в кожному з восьми циліндрів. Одним з найбільш важливих конструктивних відмінностей американського V8 від європейського є конфігурація клонували. Американські мотори використовують коленвали, шийки яких розташовані в поперечній площині один до одного,
в той час як на більшості європейських моторів 8-циліндровим коліно виглядає ось так.
Європейський мотор за рахунок цього видає більш рівний звук - по суті як два чотирициліндрових мотора, що працюють в унісон. Американські ж мотори не можуть цим похвалитися, але їх асиметрична робота як раз і служить джерелом «рваного», але дуже запам'ятовується булькаючого низького рику.
Ще одним прикладом, де конструктивні особливості створюють неповторне звучання, є Harley Davidson. Будь-байкер легко впізнає «Харлей» на слух. У його 90-градусному V2 поршні з'єднані особливою системою з двох шатунів.
Ця нетрадиційна конструкція не дозволяє вибухів відбуватися через рівні проміжки часу. І замість звичайного «пут-пут-пут-пут-пут» ми чуємо «п-пут - п-пут - п-пут - п-пут». На високих оборотах цей ефект кілька згладжується, але при цьому «Харлей» значно відрізняється за тембром від всіх інших. Harley Davidson варто було б, мабуть, навіть запатентувати ці свої особливі акустичні властивості.
Так з цієї причини Корвети відрізняються своїм характерним бурчанням від інших, більш досконалих моторів? Лише частково, так як є ще ряд факторів. Для найбільш ефективної подачі палива і, як наслідок, стабільної роботи двигуна виробники намагаються розраховувати найбільш симетричний порядок роботи циліндрів. Однак це, здавалося б, універсальне правило не завжди виконується. У тих же Корветах циліндри в лівому блоці мають номера 1,3,5,7 і відповідно 2,4,6,8 - в правом.
При цьому порядок роботи наступний: 1,8,4,3,6,5,7,2. Таке «перескакування» через два циліндра в обох блоках призводить до того, що в кожному з випускних колекторів формується більш низький звук (менше вибухів в секунду - нижче частота - нижче звук). Це-то і народжує той самий «фірмовий» звук, який з 55 року підкорює серця по всьому світу.
Виходить, що в американських моторах з роздвоєним вихлопом ми отримуємо нерівномірний звук в кожній з труб. Для додання цього звуку більшій гармонії два випускних тракту потрібно звести в один, як в деяких модифікаціях Dodge Viper. Однак варто сказати, що термін «гармонія» тут дуже відносний, так як це не те слово, яким можна охарактеризувати роботу цього 10-циліндрового монстра, від якої здригається вся машина. Від цього звуку, здається, в'януть квіти.
До слова, тієї ж «нерівністю» мають і сучасні чотирициліндрові оппозітниє мотори Subaru. Сьогодні в засилля безликих моторів на вулицях наших міст ці автомобілі продовжують виділятися своїм низьким переливчастим голосом. У цих двигунах спрацьовують спочатку два циліндра з одного боку, потім два з другої. Це дає звукову картину у вигляді «вибух-вибух-пауза-пауза» в кожному з випускних колекторів. Якщо згадати про те, що кількість вибухів в секунду дорівнює частоті звучання двигуна, то такий розклад призводить до того, що і правий і лівий вихлоп видає бурчання в два рази нижче за частотою, ніж давала б одна вихлопна труба. Якщо говорити музичними термінами, то такий звук вихлопу у Subaru на одну октаву нижче, ніж у будь-якого іншого чотирициліндрового мотора.
А ось в рядних «шістка», наприклад у BMW, з практично ідеально збалансованим коленвалом і продуманої геометрією випуску, виходить специфічний чіткий гавкіт. Так само поводяться і традиційні 6-ціліднровие оппозита від Porsche, тільки там до звуку самого мотора домішується ще «говір» клапанів і распредвалов - у цих моторів охолодження відбувається за рахунок повітря і тому у них немає сорочки рідинного охолодження, яка зазвичай має ефект акустичної ізоляції. І обидва ці мотора на високих оборотах починають по-справжньому співати, викликаючи широку посмішку на обличчі їх власників.
Але якщо рядна шістка конструктивно практично ідеальна, то що ж говорити про двох таких шістках, з'єднаних в один двигун? Так, як би там не було, а найкращими вокальними даними володіють V12. Вони звучать на порядок гармонійніше і голосніше за всіх інших, а V-подібна конфігурація дозволяє їм крутитися до дуже високого порогу, добираючись до такого діапазону частот, який можна порівнювати з людським співом.
Якщо ви пам'ятаєте, як звучали машини в Formula 1 ще кілька років тому, коли за регламентом мотори були саме 12-циліндровими, то ви без праці зрозумієте, про що мова. Болід проноситься по тунелю в Монако, його пронизливий протяжне виття відбивається від бетонних стін і розноситься по місту при виході машини на набережну. Ця знакова звукова доріжка є невід'ємною частиною цього багатогранного дійства, званого автогонками.
Але і це ще не все. Впуск теж значно впливає на загальне звучання машини. Будь карбюраторний мотор звучить більш цікаво і індивідуально, ніж інжектор. Навіть зараз по місту їздить безліч «Газелей» і «Волг», які зобов'язані саме карбюраторам своїм убогим, але виділяється звуком. Що ж стосується сучасних інжекторних двигунів, то установка хороших фільтрів зниженого опору надає тонкий свист, що прикрашає загальну звукову палітру. А у великих двигунах безліч закриваються і відкриваються впускних клапанів може дати звучну ноту ля у впускний колекторі. Так що не дивно, що диригенти віддають належне гармонійно звучить багатоциліндрові машинам.
Безліч чинників, що впливають на плавність роботи двигуна (якість палива і масла, температура повітря, робота електроніки і т.д.), а також Примішування до чистого звуку мотора резонансу впуску, випуску, шелесту клапанів, дзижчання ременів, низького гулу коробки і редуктора - все це надає індивідуальність і неповторність звучання кожної окремо взятої машині. Так що мотори дійсно можуть вести себе так само, як люди і тварини - вони можуть співати, кричати, шепотіти, гарчати, гавкати, завивати і утробно ревіти.
І наостанок, перерахуємо деякі речі, які благотворно впливають на звук вашого авто
