Designing Sound

Analysis
509
Turbo charger
Tailpipe
Silencer
(for 2 stroke)
Expansion chamber
Engine
Catalytic converter
Figure 45.2
Exhaust system components (some optional).
in a controlled fashion, and we can view the exhaust system as a driven res-
onant oscillation. In fact, resonance is undesirable, because it would lead to
increased vibration at certain speeds, so a good exhaust design minimises this
as much as it can. However, any resonances that exist will radiate from the
exhaust pipe body itself at various places along its length. These will all have
different phases to each other as the pulse of exhaust gas travels down the tube.
But what about radiation from the engine?
Engine Block and Chassis
The engine block is thick in order to contain high pressure and couple high
mechanical stress, so it absorbs most of the explosive pulse. The remainder is
radiated from its generally large (about 4m
2
) surface area as a dull thud. Since
the engine must be soundly mounted to the vehicle chassis, the third-loudest
source of sound is not from the engine block itself but radiation of these pulses
from the vehicle body.
Changing Speed
The greatest difficulty in synthesising engine sounds is that it is relatively easy
to obtain the sound of an engine at constant speed, but rather hard to model as
it changes speed. This is because of the phase relationships between the engine’s
piston pulses, the exhaust signature, and vibrations from the body. An engine
whose rotational speed is changing produces changing patterns, standing waves,
within the exhaust and chassis. This causes an interesting change in spectra
which is not necessarily related to absolute current rotational velocity, but to
earlier rotational velocities. The entire vehicle is a resonating system much like
complex filter with many feedback and feed-forward paths.