Trzecim rodzajem tłumika jest konstrukcja interferencyjna. W tym rozwiązaniu kierunek rozchodzenia się fali akustycznej jest w początkowej fazie zgodny z przepływem spalin. Zmienia się dopiero przy wylocie spalin do otoczenia. Na relacje pomiędzy falą akustyczną pierwotną i powrotną wpływ ma całkowita długość przewodów.

Żadna ze stosowanych konstrukcji tłumików nie jest doskonała i nie tłumi dźwięków o wszystkich częstotliwościach. Tłumiki absorpcyjne nie do końca radzą sobie z dźwiękami o niskich częstotliwościach, a w przypadku dźwięków o wysokich częstotliwościach skuteczność tłumienia ograniczona jest średnicą tłumika. W przypadku tłumików refleksyjnych i interferencyjnych tłumienie drgań o niskich i wysokich częstotliwościach realizowane jest poprawnie, lecz skuteczne są one wyłącznie dla drgań o określonych zakresach częstotliwości.

Dlatego też w praktyce najskuteczniejsze są konstrukcje tzw. tłumików kombinowanych, w których są stosowane jednocześnie różne metody tłumienia drgań. Najczęściej stosuje się konstrukcję wykorzystującą równocześnie zasadę rozprężania gazów i zmiany kierunku ich przepływu. Spaliny wpływają najpierw do komory o półkolistym lub stożkowym kształcie i ulegają tam rozprężeniu. W kolejnej fazie wymuszona jest wielokrotna zmiana kierunku ich przepływu poprzez zastosowanie blaszanych, naprzemianlegle usytuowanych zastawek. Dalej spaliny trafiają do wąskiej rury wylotowej.

W przypadku pojazdów, w których najistotniejsze jest uzyskanie maksymalnej mocy silnika, stosowane są konstrukcje tłumików o działaniu rozprężająco-rozdzielającym. Wykorzystuje się w nich swobodne rozprężanie spalin w rozszerzającej się dyszy oraz podział gazów spalinowych między kilka równoległych kanałów. W tym rozwiązaniu spaliny po rozprężeniu w komorze wejściowej przemieszczają się przez wiązkę równoległych rurek o małych przekrojach, dzięki czemu dławienie przepływu jest zminimalizowane, a skuteczność tłumienia wystarczająca.

W związku z coraz bardziej zaostrzanymi przepisami w zakresie ochrony środowiska układy wydechowe pojazdów samochodowych muszą spełniać wymagania dotyczące ograniczenia emisji szkodliwych substancji zawartych w spalinach. Część z nich, przechodząc przez układ wydechowy, ulega neutralizacji. Ze względu na zbyt krótki czas przepływu spalin przez układ wydechowy oraz zbyt niską temperaturę, niestety, nie wszystkie szkodliwe substancje ulegają neutralizacji. W celu zwiększenia intensywności zachodzenia tych przemian w układach wydechowych stosuje się katalizatory, w których zachodzą reakcje:

• utleniania – reakcji tlenków węgla i węglowodorów z tlenem, w wyniku której otrzymywany jest dwutlenek węgla i para wodna,
• redukcji – reakcji tlenków węgla z tlenkami azotu, której produktem jest azot i dwutlenek węgla.

Stosowane w układach wydechowych katalizatory dzielą się na:

• utleniające – dwufunkcyjne, przyspieszające reakcje utleniania, obniżające w spalinach zawartość tlenku węgla i węglowodorów,
• redukujące – jednofunkcyjne, przyspieszające redukcję, obniżające w spalinach zawartość tlenków azotu,
• utleniająco-redukujące – trójfunkcyjne, przyspieszające reakcje utleniania i redukowania, obniżające w spalinach zawartość tlenku węgla, węglowodorów i tlenków azotu.

W układach wydechowych silników z zapłonem iskrowym stosowane są obecnie niemal wyłącznie katalizatory trójfunkcyjne, współpracujące z tzw. sondami lambda, reagującymi na obecność tlenu w spalinach. Nośniki katalizatorów, czyli szkielety konstrukcyjne do rozmieszczania warstw substancji katalitycznych mogą być:

• ceramiczne – wykonane z materiału zwanego kardierytem,
• metalowe – wykonane z cienkiej, odpowiednio ukształtowanej stalowej foli żaroodpornej.

Praca katalizatora trójfunkcyjnego rozpoczyna się w chwili, gdy temperatura wnętrza osiągnie poziom 400oC. W celu zapewnienia skutecznej jego pracy przy nieznacznych obciążeniach silnika, zwłaszcza w okresie zimowym, umieszcza się go w pobliżu kolektora wydechowego silnika lub stosuje się dwa katalizatory: rozruchowy i główny. Pierwszy, rozruchowy umieszczony jest w pobliżu kolektora wydechowego i dzięki temu szybko osiąga optymalną temperaturę pracy i oczyszcza spaliny, zanim zacznie pracować katalizator główny.

W silnikach z zapłonem samoczynnym stosowane są wyłącznie katalizatory utleniające, służące zmniejszeniu zawartości tlenku węgla i węglowodorów. Znacznie istotniejszą kwestią w przypadku silników z zapłonem samoczynnym jest ograniczenie ilości sadzy zawartej w spalinach. Obecne układy wydechowe silników z zapłonem samoczynnym wyposażone są w filtry cząstek stałych, w których proces ich oczyszczania realizowany jest samoczynnie podczas eksploatacji pojazdu na skutek wypalania zebranych cząstek stałych.

mgr Andrzej Kowalewski