Polityka prywatności - poznaj szczegóły » [ X ]
PODZIEL SIĘ


OCEŃ
5.0

Jak grają motocykle

Gada, grzmi, ryczy, dudni, warczy, bulgoce, wyje, klekoce, prycha... – każdy motocyklista ma inną nazwę dla mowy swojej maszyny. To, co większość tzw. normalnych ludzi uznaje za mniej lub bardziej upierdliwy hałas, prawdziwy biker słyszy jak najpiękniejszą muzykę. Co i jak należy zrobić, aby bike grał piękniej niż człowiek jest sobie w stanie wyobrazić?

Każdy motocykl jakoś śpiewa – to jasne. Czy przyjemnie – to kwestia gustu. Dla nas, motocyklistów, jest to specyficzna muzyka, choć niby nie ma w niej nic wyjątkowego: mamy tu bowiem dźwięk, rytm i barwę. Czyli te same elementy, które słyszymy w muzyce wykonywanej w filharmonii czy podczas Przystanku Woodstock. Istotny jest natomiast fakt, że nikt, kto złapał motocyklowego bakcyla, nie minie tych dźwięków obojętnie. Mile łechcą one uszy bikerów podczas jazdy, a zasłyszane poza sezonem przyspieszają tętno, otwierają kilka klapek w mózgownicy i wywołują banana na japie.

Harley-Davidson już wiele lat temu zastrzegł w amerykańskim urzędzie patentowym specyficzny dźwięk pracy swego V-twina. Podobną drogą poszedł Atsushi Ishiyama, jeden z projektantów Yamahy MT-01, który pierwowzoru dla grzmotu jej dwucylindrowego widlaka poszukał w dźwięku wielkich, japońskich bębnów Kodo. Nie przypadkiem układy wydechowe są najczęściej kupowanym przez motocyklistów elementem tuningowym.

Jeden gra tak, drugi inaczej

Odpowiedź na pytanie, dlaczego dźwięk bike’a ma dla nas tak duże znaczenie, jest w gruncie rzeczy banalna: ponieważ słyszymy. Na ten temat można by uczenie dyskutować lub wygłaszać płytkie uwagi. Ale podarujmy to sobie. Lepiej postawmy o wiele bardziej pasjonujące pytanie: dlaczego jeden silnik brzmi tak, a drugi zupełnie inaczej? Dlaczego odgłos pracy danego silnika w jakiś sposób wpływa na to, jak się jedzie danym motocyklem? A przynajmniej takie można odnieść wrażenie. Jest tak dlatego, bo u podstaw zarówno ruchu motocykla, jak i wydawania przez niego dźwięku leży to samo – wybuch mieszanki paliwa z powietrzem.

Jak to się dzieje? W czterosuwie przebiega to w następujący sposób: podczas gdy silnik wykonuje jeden cykl (ssanie, sprężanie, praca i wydech), wał korbowy obraca się dwa razy. Wykonuje dwa pełne obroty, dwa razy po 360O. W jednocylindrowcu wybuch następuje zatem raz na 720O obrotu wału (patrz: ramka na str. 176). W dwucylindrowcu w czasie tych dwóch obrotów wału korbowego dochodzi do tego drugi wybuch. Pytanie brzmi: kiedy? Odpowiedź określa rytm pracy. To samo dotyczy trzy- i czterocylindrowców.

Kombinacja czterosuwowego cyklu pracy i liczby cylindrów stanowi podstawę dla odgłosu pracy konkretnej maszyny. Ale nie tylko to ma znaczenie. Do tego dochodzi usytuowanie cylindrów: czy stoją w rzędzie, są w układzie V, czy może naprzeciwko siebie, jak w silniku typu bokser. Z tym wiąże się kształt wału korbowego, który zależy od tego, kiedy w danym cylindrze ma następować zapłon. O brzmieniu decyduje kolejność zapłonu. Odstępy między wybuchami w poszczególnych komorach spalania oraz ich wzajemne usytuowanie decydują, jaką muzykę będzie grał silnik. Narzucają one silnikowi tonację i rytm, a maszyna musi się do tego dostosować. W zależności od obrotów zmienia się prędkość, z jaką ten instrument wygrywa pojedyncze nutki i wysokość ich dźwięku.

Tuba =/ cztery trąbki

Ważną rolę gra także to, jak pojemność rozkłada się na określoną liczbę cylindrów. O co tu chodzi? Znów odwołajmy się do orkiestry – tuba brzmi przecież inaczej niż grające równocześnie cztery trąbki. Ducati Monster wydaje zupełnie inny dźwięk niż BMW F 800, chociaż oba to dwucylindrowce i mają prawie identyczną pojemność. Przyczyna jest bardzo prosta. BMW– tak jak to bywało w starych, angielskich motocyklach – jest rzędowym dwucylindrowcem, w którym tłoki poruszają się równocześnie w górę lub w dół. Jednak w trakcie tej wędrówki w każdym z nich dzieje się coś zupełnie innego. Podczas gdy pierwszy cylinder spręża (suw 2), w drugim odbywa się wydech (suw 4); podczas gdy pierwszy cylinder pracuje (suw 3), drugi akurat zasysa świeżą mieszankę. Pierwszy cylinder wyprzedza zatem drugi o jeden obrót wału korbowego. Przyjmijmy dla uproszczenia, że w pierwszym cylindrze dochodzi do zapłonu, gdy wał korbowy znajduje się w pozycji 0O. W drugim następuje to, gdy jest w położeniu 360O. Wynika z tego kolejność zapłonu: 0, 360, 720, 1080, 1440O i regularny, równomierny odgłos pracy silnika.

O dźwięku Ducati nie da się tak powiedzieć. Jego dwa korbowody są osadzone na tym samym czopie korbowodowym i tłoki poruszałyby się równolegle jak w silniku BMW F 800, gdyby nie kąt rozwarcia cylindrów, wynoszący 90O. Dlatego zapłon w drugim cylindrze nie następuje po 360O, jak w F 800, lecz po 360O minus 90O, a więc po 270O obrotu wału korbowego. Do następnego zapłonu w pierwszym cylindrze wał musi się obrócić o 360O plus 90O, czyli o 450O. Z tego wynika kolejność zapłonu: 0, 270, 720, 990 i 1710O. Właśnie to kryje się za nierównomiernym łomotaniem, które – następując kolejno po sobie – daje charakterystyczny rytm Ducati. Podobnie przedstawia się sprawa w jedno-, trzyi czterocylindrowcach (patrz: ramki opisujące typy silników).

Czas na kompozytora

To jednak nie wszystko o muzyce dobywającej się z motocyklowych silników. Istota ich brzmienia nie tkwi tylko w liczbie i konfiguracji cylindrów oraz kolejności i sekwencji zapłonów.

Wszyscy wiedzą, że Suzuki GSX-R 1000 gra inaczej niż Kawasaki ZX-10R. Nie ma co do tego wątpliwości. Faktem jest jednak, że silnik GSX-R-a 1000 byłby nie do odróżnienia od silnika ZX-a-10R, gdyby oba pracowały na hamowni bez układów ssącego i wydechowego. Co więcej – nawet gdyby materiały, z których wykonano ich cylindry i bloki silnika, były całkowicie różne (np. do wykonania jednego użyto by żeliwa, do drugiego – aluminium) nie miałoby to większego znaczenia. Wibracje materiału nie odgrywają w tym przypadku większej roli, gdyż zagłuszają je odgłosy spalania. Także komory spalania są w dużym stopniu identyczne zarówno pod względem geometrii, jak i objętości.

To, że maszyny brzmią tak różnie, nie zależy więc od wielkości ich silników i zasady działania, lecz jest wynikiem pracy kompozytorów. A na tę wpływają z jednej strony przepisy dotyczące norm emisji spalin i hałasu, z drugiej zaś – moc maksymalna i sposób jej rozwijania. Do tego dochodzą życzenia klientów, którzy chcą innego brzmienia od ZX-a-10R, a innego od R-jedynki.

Aby każda maszyna miała swój niepowtarzalny gang, projektanci dźwięku – a można założyć, że obecnie wszyscy producenci takich zatrudniają – rozkładają odgłos na elementy składowe. Każdy dźwięk składa się bowiem z różnych tonów, a więc częstotliwości. Można to porównać ze składowymi światła białego, które widać w tęczy lub gdy patrzy się przez pryzmat.

Spiętrzenie fal w tłumiku

Na podstawie takiej właśnie analizy inżynierowie ustalają, jaka częstotliwość ma być dominująca lub czy w ogóle ma być słyszalna. Co nieco da się ustawić za pomocą układu wydechowego. Otóż dzięki tłumieniu można osłabić częstotliwości odczuwane przez człowieka jako nieprzyjemne. Akustycy wykorzystują fakt, że dźwięk rozchodzi się w postaci fali, którą można w tłumiku modyfikować, kilkakrotnie zmieniając kierunek jej poruszania się. Pozwala to uzyskać wzajemne oddziaływanie na siebie fal i takie stłumienie niepożądanych, aby nie były słyszalne.

 

Można to sobie łatwiej wyobrazić, jeśli porównać to, co dzieje się w tłumiku, do basenu, w którym fale napływają z różnych kierunków. Gdy grzbiet jednej fali przechodzi przez dolinę innej, woda na powierzchni uspokaja się. Fale, które się neutralizują, nie są słyszalne. Dzięki temu można w kolejnych wybuchach mieszanki dobierać określoną tonację i brzmienie.

Biker jako dyrygent

Rzecz jasna, na wygrywaną przez silnik melodię wpływ ma także biker i sposób, w jaki działa na rączkę gazu. Wiadomo, że każdy motocykl w miarę dodawania gazu staje się coraz głośniejszy. Podczas toczenia się z przymkniętą przepustnicą silnik prawie nie zasysa mieszanki. Na pełnym gazie wypełnia się w 90-95% pojemności. Co za tym idzie – większa dawka mieszanki oznacza, że wybuchy są silniejsze. To tak, jakbyśmy do jakiegoś pomieszczenia wrzucili jedną lub kilka petard odpalanych jednocześnie – różnica jest wyraźna. Otwarcie gazu oznacza wzrost obrotów, co również ma wpływ na dźwięk. Jest on nie tylko mocniejszy, ale też różny pod względem częstotliwości. Wyższe obroty wywołują dźwięk o wyższej tonacji.

Podwojenie liczby obrotów podnosi głośność pracy silnika o 3 dB. Nie oznacza to jednak wcale, że gdyby ustawodawca ustalił np., iż pewnego dnia motocykle należy wyciszyć o te właśnie 3 decybele, to jedynym sposobem byłoby dwukrotne zmniejszenie obrotów. Na szczęście inżynierowie mają do dyspozycji znacznie więcej posunięć. A wszystko po to, by motocykle nadal mogły gadać, grzmieć, ryczeć, dudnić, warczeć, bulgotać, wyć, klekotać i prychać – tak aby ich właściciele mieli czym przyszpanować.

7 faktów o dźwięku

1. Dźwięk jest okresowym wahaniem ciśnienia w powietrzu, rozchodzącym się w postaci fali.

2. W powietrzu głos rozchodzi się z prędkością 343 m/s, czyli 1243,8 km/h.

3. Natężenie dźwięku jest odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odległości od jego źródła, tzn. dwukrotny wzrost odległości oznacza czterokrotne osłabienie natężenia dźwięku.

4. Człowiek słyszy tylko dźwięki głośniejsze od 10 dB (A). Wszystkie pozostałe zostają jak gdyby połknięte, zagłuszone.

5. Podwyższenie poziomu natężenia dźwięku o 10 dB (A) jest odczuwane jako podwojenie poprzedniej głośności. Cicha rozmowa (40 dB – A) jest zatem odczuwana nie jako cztero-, lecz ośmiokrotnie głośniejsza od oddychania – 10 dB (A).

6. Ciśnienie dźwięku jest wielkością fizyczną mierzoną w decybelach (dB). W przeciwieństwie do stałych jednostek miary, takich jak metr czy kilogram, decybel wskazuje na stosunek wielkości, a zatem zmienia się w zależności od wartości wyjściowej i krzywych oceny, do których się odnosi. Krzywa oceny A przy dB (A) odnosi się do czułości ludzkiego ucha.

7. Jednostka miary o nazwie fon jest wielkością psychoakustyczną, uwzględniającą oprócz natężenia dźwięku także częstotliwość tonów i ich właściwości. Fon określa zatem także to, jak odczuwamy jakiś dźwięk.

Posłuchaj młota

Hałas emitowany przez motocykl mierzy się na postoju z odległości 0,5 m oraz w czasie jazdy. Wartość graniczna w czasie jazdy dla nowych motocykli wynosi obecnie 78 dB. Dla porównania: dzwonek rowerowy hałasuje co najmniej 75 dB, odkurzacz lub krzyczące dziecko łatwo osiągają 80 dB. Natężenie dźwięku 130 dB człowiek odczuwa jako ból. Dzieje się tak np. wtedy, gdy nisko nad nami przelatuje odrzutowiec.

Biker najwięcej hałasu „łyka” z powodu pędu powietrza. Na BMW K 1200 LT zmierzono 81 dB przy 100 km/h i 97 dB przy 180 km/h. Na Kawie ZX-10R wartości te wyniosły odpowiednio 102 i 116 dB. Krótkotrwałe natężenie dźwięku o wartości 120 dB może spowodować uszkodzenie słuchu. Młot pneumatyczny osiąga 100 dB.

zobacz galerię

Komentarze

 (2)
ZOBACZ KOMENTARZE
ZOBACZ RÓWNIEŻ Zamknij