Serwis pod patronatem magazynu
Dźwięk silnika to wizytówka samochodu (przynajmniej tego spalinowego). Co dokładnie i w jakim stopniu wpływa na brzmienie jednostki napędowej? Przyglądamy się najważniejszym składowym (póki jeszcze jest o czym rozmawiać).
Dźwięk silnika ma olbrzymi wpływ na to, jak postrzega się samochód. Nie sposób nie odwrócić głowy na odgłos pracy jednostek V12 od Ferrari, amerykańskich muscle carów z potężnymi V8 pod maską czy rzędowych „szóstek” od BMW na wysokich obrotach. Nawet czterocylindrowe silniki potrafią dawać sporo akustycznych wrażeń – jak choćby wolnossące jednostki napędzające Hondy Type R.
Problem w tym, że wszystko to powoli odchodzi – o ile już nie odeszło – do przeszłości.
Ale co tak właściwie wpływa na to, jak samochód brzmi? Tysiące czynników – i to by była najprawdziwsza odpowiedź. Od liczby cylindrów przez ich układ, konstrukcję wału korbowego, kolejność zapłonu, rodzaj wydechu po rozmaite sztuczki, które pozwalają na podrasowanie dźwięków – przynajmniej tych docierających do uszu kierowcy i pasażerów.
Co więcej – sprytne metody wykorzystywane są nie tylko do kreowania rasowego brzmienia silnika, ale i do tłumienia hałasu we wnętrzu. Niepożądane odgłosy – jako fala dźwiękowa – mogą zostać wytłumione przez „przeciwfalę” (jej lustrzane odbicie). Sygnały zbierane są przez mikrofony we wnętrzu i analizowane, a „antyhałas” jest emitowany przez pokładowe głośniki. Systemy tego typu znalazły zastosowanie w niektórych wersjach Audi A6, Infiniti Q70, Lexusa LS czy Hondy Legend. Ale w czasach elektryfikacji tracą na znaczeniu.
Sporym problemem w uzyskaniu przyjemnego, rasowego dźwięku silnika jest panująca, wymuszona przez przepisy moda na silniki po downsizingu. I nie mówimy tu tylko o małych jednostkach do aut miejskich czy kompaktowych. Wbrew pozorom dotyka to także producentów pojazdów sportowych.
Wolnossące silniki typu V12 czy już nawet V8 możemy policzyć na palcach jednej ręki, niemal obowiązkiem stało się stosowanie turbo i – co jeszcze bardziej pogorszyło akustyczną sytuację – modułu hybrydowego. Doładowane silniki zmieniają swój charakter zarówno pod względem sposobu oddawania mocy, jak i dźwięku, dodatkowo normy emisji wymuszają spowolnione reakcje na dodanie gazu i wprowadzenie limiterów obrotów na postoju, co nie poprawia sytuacji. Pozostają więc w praktyce auta klasyczne.
W różnych dziedzinach życia zwykle liczą się podstawy, w przypadku silników jedną z najważniejszych jest liczba cylindrów – ma ona wpływ na wiele parametrów jednostek napędowych, a jednym z najważniejszych z nich jest ich brzmienie. Chyba nikt z oddali, po samym odgłosie nadjeżdżającego auta nie pomyli Fiata 126p z Fordem Mustangiem, prawda?
Liczba i układ cylindrów (plus masa innych detali, np. kąty rozwidlenia, kolejność zapłonów itp.) mają decydujący wpływ na to, jak silnik brzmi. Reszta to już strojenie, mające podkreślić mocne i ukryć słabe strony rozwiązania.
Kto raz słyszał silnik Fiata 126p, ten wie, o co chodzi. A także jego poprzednika, model 500 czy silnik TwinAir, już ze współczesnej ery (innych przykładów też jest sporo).
Można mówić o warczeniu. Nieparzysta liczba cylindrów powoduje brak wyrównoważenia, najczęściej zapłony są co 240 stopni obrotu wału korbowego i to powoduje charakterystyczny dźwięk.
Od wielu lat najpopularniejszy typ jednostek napędowych. W sumie najmniej charakterystyczny, chociaż… gdy w grę wchodzą wysokie obroty, zaczyna się robić ciekawie.
Niewyrównoważony, z zapłonami co 144 stopnie obrotu wału korbowego. Ale to daje bardzo ciekawy, chrapliwy, głęboki pomruk, zarówno w jednostkach benzynowych, jak dieslach.
O układach silników więcej piszemy niżej, tutaj zaakcentujmy tylko, że jest rozdźwięk pomiędzy silnikami rzędowymi i widlastymi. Ale oba zapewniają gładki, rasowy pomruk.
Zależy od rodzaju wału korbowego (o czym także dalej): możemy uzyskać rasowe wycie jak z auta wyścigowego lub głęboki bulgot charakterystyczny dla amerykańskich muscle carów.
W układzie widlastym o kącie rozwidlenia 60 stopni zapewniają idealne wyważenie i aksamitną pracę, po prostu arystokracja wśród jednostek napędowych.
Sprawa silników V8. Stosowane są dwa typy wałów korbowych, nie ma dobrego tłumaczenia na nasz język. Gdy patrzymy na wał cross-plane w osi, wykorbienia układają się w krzyż, a we flat-plane są w linii. Pierwsze pozwalają na uzyskanie klasycznego amerykańskiego odgłosu V8, drugie – są ryczącymi silnikami wyścigowymi.
W obu rozwiązaniach tłoki ułożone są poziomo, po obu stronach wału korbowego. Klasycznym bokserem jest np. bulgoczący silnik rajdowych i kultowych Subaru (ruchy tłoków przypominają walkę bokserską). Ale np. w płaskim silniku Ferrari Testarossa zastosowano układ V12, tylko o rozwidleniu 180o.
Tutaj sprawa dotyczy głównie jednostek sześciocylindrowych. Rzędowe są idealnie wyważone, co zapewnia gładką pracę i elegancki, dyskretny odgłos pracy. Są za to długie, stąd częściej stosuje się jednostki widlaste, mieszczące się w poprzek nawet w autach kompaktowych. Ale mają bardziej chrapliwy odgłos pracy. Też dobry.
DPF w dieslu nie robi aż tak dużej różnicy, i tak mało kto dba o odgłos pracy takiej jednostki. Ale pojawienie się filtrów cząstek w silnikach benzynowych, w tym w autach sportowych, wpłynęło na jakość dźwięku. W praktyce drobne sitko działa jak kolejny tłumik akustyczny, pogarszający odgłosy dochodzące z wydechu.
Z definicji turbo odbiera właściwie traconą energię ze spalin i wykorzystuje ją do poprawy parametrów silnika, ale jednocześnie jest też niezwykle skutecznym tłumikiem – spaliny pulsujące w rytmie pracy silnika są bardzo mocno spowolniane i w dalszej części układu wydechowego trudno jest uzyskać czyste, rasowe brzmienie.
No cóż, można zrzucać winę na przepisy, ale z drugiej strony wizja sąsiada, który ma samochód z wolnym wydechem albo zbyt sportowymi tłumikami, też się nie uśmiecha. O sztuczkach związanych z podkręcaniem dźwięku z wydechu piszemy niżej, ale przepisy mocno limitują poziom emisji hałasu przez auta (93-96 dB).
Producenci samochodów zaczęli wspomagać odgłos pracy silnika różnymi sztuczkami. Są np. w stanie wzmocnić wibracje z układu dolotowego, by każdemu dodaniu gazu towarzyszył rasowy hałas we wnętrzu. Mogą regulować stopień tłumienia hałasu przez układ wydechowy. Czasami montują głośniki, by wygenerować dodatkowe dźwięki słyszane w środku lub na zewnątrz. A to i tak nie wszystko.
W puszkach zamontowanych obok tłumików znajdują się głośniki – ich pracę słychać nie tylko w kabinie, ale także na zewnątrz. Stosowane np. w Audi.
Sposób na zmianę stopnia tłumienia wydechu. Przy łagodnej jeździe wymuszają pokonywanie przez spaliny dłuższej drogi, czemu towarzyszy większa redukcja hałasu. Przy ostrzejszej jeździe klapki uchylają się, czasem wręcz z ominięciem tłumika.
Soundaktor to niepozorny głośnik-wibrator wielkości krążka hokejowego zamontowany do przegrody silnika. Emituje dźwięki, które wzmacniane są przez elementy nadwozia i przedniej szyby.
Odgłos silnika z playbacku? Czemu nie. Ścieżka dźwiękowa emitowana przez głośniki może sprawić, że nawet miejskie auto będzie brzmieć jak samochód sportowy.
Problemem brzmienia silnika w ogóle możemy się nie przejmować już za parę lat, w 2035 roku ma wejść przecież w życie zakaz sprzedaży samochodów z silnikami spalinowymi (choć jeśli mielibyśmy obstawiać – to nie wejdzie). Tak czy inaczej pole manewru dla producentów jest mocno ograniczone i te najlepiej brzmiące auta powoli znikają z rynku. Trochę szkoda.
