ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ВЫПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2006 года по МПК F01N1/24 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для снижения уровня шума отработанных газов в качестве глушителя для двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности в выпускных трактах ДВС на автобусах.

Известен глушитель для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с установленной в нем перфорированной трубой определенного диаметра d, окруженной звукопоглощающим материалом. Корпус глушителя выполнен с цилиндрическим или овальным, или многоугольным сечением, а звукопоглощающий материал выполнен в виде стеклянного волокна и/или базальтового волокна, и/или стеклянной сетки, и/или полимерной пленки. В корпусе установлены не менее одной перфорированной перегородки, а перфорированная труба диаметром d окружена дополнительным перфорированным цилиндрическим корпусом (Патент РФ №2183277, МПК F 01 N 1/10, «Глушитель для двигателя внутреннего сгорания», опубл. 10.06.2002 г.).

Недостатком данной конструкции глушителя является его невысокая эффективность шумоглушения из-за глушения узкого спектра звуковых волн, а именно только высокой частоты звука.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с соосными впускным и выпускным патрубками (Патент РФ №2189461, МПК F 01 N 1/10 «Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания», опубл. 20.09.2002 г.).

В корпусе соосно впускному и выпускному патрубкам установлена внутренняя продольная перфорированная труба с размещенными в ней поперечными перфорированными перегородками, разделяющими корпус на расширительные камеры. Полость между корпусом глушителя и внутренней перфорированной трубой заполнена шумопоглощающим материалом, например базальтовым волокном. Расположение отверстий перфорации, диаметры отверстий в перегородках и их количество связаны между собой математическими зависимостями.

Недостатком данной конструкции глушителя является то, что вследствие малого противодавления, создаваемого глушителем потоку отработавших газов, шумоизолирующая способность глушителя будет недостаточной. Так как данный глушитель выполнен проходным, в нем не использован принцип лабиринтного глушителя и закон интерференции, что влечет за собой низкую эффективность глушения звука.

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности глушения шума выпуска двигателя внутреннего сгорания.

Технический результат заключается в снижении противодавления, создаваемого глушителем потоку газа, при одновременном повышении эксплуатационных свойств глушителя, которое обеспечивается путем рациональной организации газового потока и теплообмена, а также оптимального размещения и выполнения основных элементов глушителя.

Поставленная задача достигается за счет того, что в глушителе шума выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с передней и задней торцевыми стенками и с впускным и выпускным патрубками, поперечные перегородки, разделяющие корпус на камеры, и шумопоглощающий материал, например базальтовое волокно, заполняющее внутреннюю полость, примыкающую к наружной стенке корпуса, новым является то, что корпус выполнен в форме эллипсоида, с двойными стенками, со стороны впуска аэродинамического потока в корпусе образованы четыре последовательные камеры: первая активная камера, первая реактивная камера, вторая реактивная камера, вторая активная камера, впускной и выпускной патрубки размещены несоосно и закреплены одним концом на передней торцевой стенке корпуса, при этом впускной патрубок выполнен перфорированным в местах его прохождения через первую активную и вторую реактивную камеры и со стороны задней торцевой стенки имеет перфорированную заглушку, а внутри первой реактивной камеры симметрично и по обе стороны от продольной оси корпуса установлены две цилиндрические перфорированные трубы с перфорированными заглушками со стороны передней торцевой стенки, при этом третья по ходу впуска аэродинамического потока перегородка выполнена перфорированной.

Эффективность шумоглушения улучшается, когда за поверхностью перфорации активных камер глушителя расположена латунная стенка или слой спрессованной металлической нержавеющей стружки.

Совокупность заявляемых узлов и деталей и их взаимное расположение в устройстве позволяют достичь высокой эффективности шумоглушения. При использовании заявляемой конструкции и расположения впускного и выпускного патрубков, расположения активных и реактивных камер и перфорированных цилиндрических труб использовано несколько принципов шумоглушения, таких как закон интерференции, превращение звуковой энергии в тепловую, снижение скорости потока за счет изменения его направления.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

фиг.1 - глушитель в продольном разрезе;

фиг.2 - глушитель в поперечном разрезе по А-А фиг.1;

фиг.3 - глушитель, вид Б на фиг.1;

фиг.4 - схема движения газов в глушителе;

фиг.5 - глушитель, вид сбоку со стороны передней торцевой стенки;

фиг.6 - вид В на фиг.1;

фиг.7 - вид Г на фиг.5.

Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания содержит двойной корпус 1, выполненный в форме эллипсоида и состоящий из внутренней 2 и наружной 3 стенок, передней 4 и задней 5 торцевых стенок. Корпус 1 глушителя имеет эллипсоидную форму, что обеспечивает многократное отражение звуковых колебаний от внутренней 2 и наружной 3 стенок глушителя.

В корпусе 1 со стороны впуска аэродинамического потока посредством трех поперечных перегородок 6 и торцевых стенок 4 и 5 образованы четыре камеры, две из которых являются активными, то есть заполнены шумопоглощающим материалом, например базальтовым волокном 7: первая активная камера 8, вторая активная камера 9, а две - реактивными, в которых происходит снижение уровня шума за счет расширения газа: первая реактивная камера 10, вторая реактивная камера 11. Все камеры глушителя образованы внутренней стенкой 2 корпуса 1 глушителя, торцевыми стенками 4 и 5 и тремя поперечными перегородками 6. Полость между внутренней 2 и наружной 3 стенками для снижения волнового колебания потока и предотвращения появления резонансных частот заполнена базальтовым волокном 7.

Глушитель шума выполнен непроходным. Впускной патрубок 12 и выпускной патрубок 13 выполнены в форме прямого кругового цилиндра и закреплены одним концом с одной стороны глушителя, на торцевой стенке 4, со стороны впуска аэродинамического потока.

Впускной патрубок 12 смещен относительно продольной оси корпуса 1 глушителя, проходит по длине внутренней поверхности корпуса 1, за исключением второй активной камеры 9, а именно по длине первой активной камеры 8, первой и второй реактивных камер 10 и 11 и заканчивается со стороны задней торцевой стенки 5 перфорированной заглушкой 14, которая находится в одной плоскости с третьей по ходу впуска аэродинамического потока поперечной перегородкой 6. Третья перегородка 6 выполнена перфорированной по всей ее поверхности и с подштамповкой 15 для крепления другим концом впускного патрубка 12. Впускной патрубок 12 выполнен перфорированным в месте прохождения через первую активную камеру 8 и вторую реактивную камеру 11.

Выпускной патрубок 13 размещен соосно с продольной осью корпуса 1 глушителя, проходит только через первую активную камеру 8 и выполнен с перфорированными отверстиями в месте прохождения через эту камеру. Выпускной патрубок 13 закреплен другим концом на первой поперечной перегородке 6 по ходу впуска аэродинамического потока.

Впускной 12 и выпускной 13 патрубки расположены симметрично относительно большой оси эллипса поперечного сечения корпуса 1 глушителя, причем впускной патрубок 12 смещен относительно малой оси эллипса, а выпускной патрубок 13 находится на этой оси.

В корпусе 1 глушителя внутри первой реактивной камеры 10 симметрично и по обе стороны от продольной оси корпуса 1 установлены две одинаковые перфорированные цилиндрические трубы 16 с перфорированными заглушками 17, установленными со стороны передней торцевой стенки 4 и расположенными в одной плоскости с первой по ходу впуска аэродинамического потока поперечной перегородкой 6. Перфорированные цилиндрические трубы 16 жестко закреплены в подштамповке 18 первой и второй поперечных перегородок 6 по ходу впуска аэродинамического потока. Перфорация впускного 12 и выпускного 13 патрубков и цилиндрических труб 16 выполнена с разным количеством и диаметром отверстий.

Для предотвращения вылета и забивания базальтового волокна, что влечет за собой ухудшение акустических свойств глушителя, за перфорированными отверстиями активных камер 8 и 9 уложена в два слоя латунная сетка 19 или 6-миллиметровый слой спрессованной металлической нержавеющей стружки.

Впускной 12 и выпускной 13 патрубки, а также цилиндрические перфорированные трубы 16 изготовлены из листа, свернутого в трубу внахлест.

Глушитель функционирует следующим образом.

Отработавшие газы от двигателя внутреннего сгорания по перфорированному впускному патрубку 12 поступают в первую активную камеру 8, в которой звуковая энергия проникает в базальтовое волокно 7, теряет свою скорость и превращается в тепловую энергию. Далее основной поток газа раздваивается, одна часть его проходит через перфорированные отверстия заглушки 14, попадая во вторую активную камеру 9, где он превращается в тепловую энергию, а возвращаясь из второй активной камеры 9, через перфорацию впускного патрубка 12, поворачиваясь на 90°, попадает во вторую реактивную камеру 11, где происходит его расширение, сопровождающееся частичной потерей звуковой энергии. Другая часть основного потока газа, двигаясь по впускному патрубку 12, дойдя до его перфорированного участка, входит во вторую реактивную камеру 11.

Далее, расширяясь, часть потока газа через перфорацию третьей по ходу впуска аэродинамического потока перегородки 6 попадет во вторую активную камеру 9, а другая часть газа, частично отражаясь от внутренней стенки 2, попадает в две одинаковые перфорированные цилиндрические трубы 16. При этом во второй реактивной камере 11 происходит встречное движение газа, что значительно уменьшает его скорость согласно закону интерференции.

Пройдя через перфорацию труб 16, поток попадает в первую реактивную камеру 10. Отражаясь от внутренней стенки 2 корпуса 1, выходя из перфорированных отверстий по всему периметру цилиндрических труб 16, поток газа уменьшает свою скорость за счет направления данного газового потока навстречу основному, идущему от впускного патрубка 12.

Через перфорированные заглушки 17 часть потока попадает в первую активную камеру 8. Основной поток газов и звука из первой реактивной камеры 10 попадает в выпускной патрубок 13 и дополнительно направляется в активную камеру 8. Основной поток газа выходит из глушителя наружу по выпускному патрубку 13 из первой реактивной камеры 10.

Поток газов изменяет свое направление несколько раз, что отвечает лабиринтному типу глушения при незначительном сопротивлении системы выпуска.

За счет впускного патрубка 12, который проходит по длине всех камер глушителя, за исключением второй активной камеры 9, увеличивается столб поступающего аэродинамического потока (газа), который влияет на противодавление газа, уменьшая его. Этому же способствует и перфорация второй реактивной камеры 11.

Таким образом, благодаря использованию активных и реактивных камер глушителя, многократному отражению звуковых колебаний от стенок и перегородок глушителя и организации встречных потоков газа, а также взаимодействию с размещенным в активных камерах глушителя базальтового волокна с потоком газа, достигается высокая эффективность шумоглушения.

Изобретение позволяет качественно снижать шум процесса выпуска ДВС при низком противодавлении, создаваемом глушителем.

Глушитель содержит корпус, выполненный в форме эллипсоида, с передней и задней торцевыми стенками и с впускным и выпускным патрубками, поперечные перегородки, разделяющие корпус на камеры, и шумопоглощающий материал, например базальтовое волокно, заполняющее внутреннюю полость, примыкающую к наружной стенке корпуса. Корпус глушителя имеет двойные стенки, со стороны впуска аэродинамического потока в нем образованы четыре последовательные камеры: первая активная камера, первая реактивная камера, вторая реактивная камера, вторая активная камера, впускной и выпускной патрубки размещены несоосно и закреплены одним концом на передней торцевой стенке корпуса. Впускной патрубок выполнен перфорированным в местах его прохождения через первую активную и вторую реактивную камеры и со стороны задней торцевой стенки имеет перфорированную заглушку, а внутри первой реактивной камеры симметрично и по обе стороны от продольной оси корпуса установлены две цилиндрические перфорированные трубы с перфорированными заглушками со стороны передней торцевой стенки. Третья по ходу впуска аэродинамического потока перегородка выполнена перфорированной. За поверхностью перфорации активных камер глушителя расположена латунная стенка или слой спрессованной металлической нержавеющей стружки. Изобретение позволяет повысить эффективность глушения шума выпуска двигателя внутреннего сгорания. 1 з.п. ф-лы. 7 ил.

1. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с передней и задней торцевыми стенками и с впускным и выпускным патрубками, поперечные перегородки, разделяющие корпус на камеры, и шумопоглощающий материал, например базальтовое волокно, заполняющий внутреннюю полость, примыкающую к наружной стенке корпуса, отличающийся тем, что корпус выполнен в форме эллипсоида с двойными стенками, со стороны впуска аэродинамического потока в корпусе образованы четыре последовательные камеры: первая активная камера, первая реактивная камера, вторая реактивная камера, вторая активная камера, впускной и выпускной патрубки размещены несоосно и закреплены одним концом на передней торцевой стенке корпуса, при этом впускной патрубок выполнен перфорированным в местах его прохождения через первую активную и вторую реактивную камеры и со стороны задней торцевой стенки имеет перфорированную заглушку, а внутри первой реактивной камеры симметрично и по обе стороны от продольной оси корпуса установлены две цилиндрические перфорированные трубы с перфорированными заглушками со стороны передней торцевой стенки, при этом третья по ходу впуска аэродинамического потока перегородка выполнена перфорированной.2. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что за поверхностью перфорации активных камер глушителя расположена латунная стенка или слой спрессованной металлической нержавеющей стружки.