Techniek: Hoe werkt een uitlaatdemper?

De aandrijving van een motorfiets gaat gepaard met een hoop kabaal. Dat kabaal is in vol ornaat, helaas voor ons, niet geheel straatlegaal. Daarom vinden we aan onze motorfiets een uitlaatdemper. Deze dempt het geluid en levert de nodige tegendruk voor het motorblok. Wij zetten de drie basistypes uitlaatdempers op een rij: hoe gaat de geluidsdemping in z’n werk?

Om één en ander goed te begrijpen moeten we eerst even kort uitleggen wat geluid precies is. Geluid is in principe een trilling van lucht. En trillingen op hun beurt, zijn verschillen in luchtdruk: je hebt hoge- en lage drukgolven. Het is de frequentie van die golven, dus de snelheid waarin ze elkaar opvolgen, die wij als toonhoogte horen. Het volume van die toonhoogte wordt bepaald door de geluidsdruk. Hoe meer druk, hoe meer volume. Hierbij zullen we je vast niet hoeven uit te leggen dat er in een motorblok talloze geluidsgolven ontstaan. Denk maar eens aan de cilinder, waarin het lucht-brandstofmengsel ontbrandt. Dat geluid weerkaatst wild in de cilinders, waarna het turbulente, lawaaierige mensel bij het openen van de uitlaatkleppen de uitlaat in fluit, knalt en dondert. En het is dit geluid dat gedempt moet worden tot het niveau dat in Europese regelgeving vast is gesteld.

ABSORBTIEDEMPING

De absorbtiedemper (foto boven) is het type uitlaatdemper dat onder motorrijders wellicht het meest bekend is. Dit doordat sportuitlaten vrijwel altijd gebruik maken van dit principe. Waarom? Omdat deze manier van dempen weinig tegendruk veroorzaakt, en de stroom van uitlaatgassen hierdoor zo min mogelijk wordt beperkt. In deze absorbtiedemper stroomt het uitlaatgas op hoge snelheid door een geperforeerde buis. Deze is niet enkel geperforeerd zodat het uitlaatgas doorgang vindt naar het dempingsmateriaal buiten de buis, maar ook omdat het de bedoeling is dat er veel wervelingen worden veroorzaakt. Deze wervelingen heffen bepaalde hoge frequenties op, waarmee een groot gedeelte van het geluid reeds wordt gedempt. Dáárna belanden de geluidsgolven in het dempingmateriaal, dat het geluid absorbeert en niet terugkaatst. Hierdoor verliest de hoofdgeluidsgolf in de hoofdpijp nog meer druk- en geluidsintensiteit.

REFLECTIEDEMPING

De meest simpele vorm van demping vindt echter plaats door het uitlaatgas in een pijp in een grotere kamer te leiden. Hierdoor verliezen de drukgolven snelheid en worden bepaalde, vooral lage, frequenties gedempt. Bovendien kaatsen de geluidsgolven in zo’n kamer heen en weer, waardoor de golven botsen en er ook demping optreedt. Dit noemen we reflectiedemping. Vergelijk het maar met een klein kamertje waarin je flink staat te schreeuwen. Welke frequenties zo’n kamer dempt, is afhankelijk van de afmetingen van zo’n kamer. Door een aantal kamers met verschillende afmetingen achter elkaar te zetten, kun je dus een groot aantal frequenties dempen.

RESONANTIEDEMPING

De resonantiedemper, te zien op het plaatje links, is een variant op de reflectiedemper. Hierin zie je ook duidelijk de kamers terug, die bepaalde frequenties elimineren. Tussen de kamers zie je pijpjes met verschillende lengte, die op hun beurt weer resterende frequenties onder handen nemen. Dit is dus, heel kort door de bocht, een reflectiedemper met toevoeging van buisjes. Het is bepaald geen gewilde demper, omdat ‘ie complexer en zwaarder is dan de reflectie- en absorbtiedemper. Echter, door de meerdere kamers en diverse interne pijplengten is het frequentiebereik dusdanig breed dat de demping uiteindelijk erg effectief is. Hierdoor is het de stilste demper, en daarom vaak een noodzakelijk kwaad om aan de nodige regelgeving te voldoen.

Natuurlijk zijn dit slechts drie basisprincipes, en wordt er in de praktijk vaak een combinatie gebruikt om aan bepaalde eisen te voldoen. Deze eisen betreffen niet enkel regelgeving, want het motorblok is ook een bepaalde mate van tegendruk nodig om goed te functioneren. Voor een fabrikant is het een kwestie van wikken en wegen, en voor fabrikanten van sportuitlaten evenzo. Naast de benodigde druk en het geluid spelen natuurlijk ook gewicht en productiekosten een belangrijke rol.

Meer techniek? Onder de knop ‘achtergrond’ vind je veel meer technische uitleg.