ОБЪЕМНЫЙ ПОГЛОТИТЕЛЬ ЗВУКОВОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ МОТОРНОГО ОТСЕКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2012 года по МПК B60R13/08 G10K11/168 F02B77/13 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности транспортного машиностроения, преимущественно - к автотранспортным средствам (далее АТС) типа легковых автомобилей, и представляет собой конструкцию объемного пористого поглотителя звуковой энергии, размещенного в подкапотном пространстве моторного отсека АТС, в частности легкового автомобиля.

Вибрирующие стенки корпусных деталей силового агрегата и, в частности, его составного элемента - двигателя внутреннего сгорания (ДВС), такие как блок и головка цилиндров, масляный поддон, клапанная крышка головки блока, кожух ограждения привода газораспределительного механизма и вспомогательных агрегатов, и другие вибрирующие тонкостенные структуры внешних стенок ДВС и/или других корпусных деталей силового агрегата, в частности трансмиссионных элементов типа картера сцепления и картера коробки передач, а также тонкостенные детали системы газообмена ДВС (систем впуска и выпуска) типа приемных труб и корпуса выпускного коллектора в сборе с нейтрализатором в виде интегрального модуля - катколлектора системы выпуска отработавших газов, сосредоточенные в пространстве (полости) моторного отсека (в подкапотном пространстве), являются типичными источниками интенсивного структурного шума, как правило, основного (доминирующего) источника внешнего и внутреннего шума АТС, легкового автомобиля, в частности. Катколлектор является многофункциональным модулем ДВС, осуществляющим как транспортировку отработавших газов в качестве составного трубопроводного элемента выхлопной трассы системы выпуска отработавших газов, нейтрализацию токсичных компонентов (СО, СН, NOx), содержащихся в составе отработавших газов ДВС, так и заглушение газодинамической составляющей шумового излучения, генерируемого рабочим процессом выпуска отработавших газов при работе ДВС (шума выпуска). В пространстве моторного отсека сосредоточены также и другие генерирующие источники интенсивных аэродинамических шумов, такие как свободный воздухозаборный срез патрубка воздухоочистителя системы впуска ДВС (шум впуска), крыльчатка вентилятора системы охлаждения ДВС и крыльчатка генератора (вентиляторные шумы), которые также вносят ощутимый вклад в формирование диффузного звукового поля в частично замкнутом подкапотном пространстве моторного отсека АТС. Поток шумовой энергии из этого частично замкнутого подкапотного пространства (моторного отсека) свободно излучается в открытое пространство окружающей среды преимущественно через открытые проемы нижней части моторного отсека, многократно отражаясь как от поверхностей стенок формирующих пространство моторного отсека - крышки капота, стенок (панелей) щитка передка кузова, колесных арок (брызговиков колес), нижнего экрана моторного отсека, так и непосредственно от внешних поверхностей стенок корпусов деталей агрегатов и систем АТС, расположенных в подкапотном пространстве. Некоторая (существенно меньшая) часть шумовой энергии из полости моторного отсека воздушными путями передается (проникает) через структуры панелей щитка передка и панелей пола кузова в замкнутое обитаемое водителем и пассажирами пространство пассажирского помещения (кабину водителя) АТС ввиду ограниченной звукоизолирующей способности указанных стенок панелей кабины и/или пассажирского помещения (панелей кузова в сборе с пакетом шумоизоляции и деталями интерьера) и наличия в них негерметичных воздушных (коммуникационных) волновых путей передачи шумового излучения. Некоторая часть шумовой энергии в пространстве моторного отсека частично поглощается внешними шумопоглощающими облицовками (панелями), смонтированными, например, на внутренней поверхности капота и/или щитка передка кузова и т.п. (если такого типа шумопоглощающими обивками конкретная модель АТС оборудована). Ввиду того, что отражаемые от поверхностей стенок капота, панелей щитка передка кузова, колесных арок, нижнего экрана моторного отсека и других жестких поверхностей корпусов элементов (агрегатов, систем) АТС, расположенных в подкапотном пространстве, звуковые волны практически не поглощаются (поглощаются несущественно) указанными жесткими поверхностями (в тех случаях, когда на них не монтируются шумопоглощающие обивки) либо в недостаточной степени интенсивно поглощаются ввиду их весьма ограниченной звукопоглощающей способности, если общая площадь примененных шумопоглощающих панелей, смонтированных на элементах моторного отсека, является относительно небольшой, в то время как имеющаяся площадь свободных открытых проемов моторного отсека является значительной, то в конечном итоге эти звуковые волны достаточно интенсивно излучаются наружу в открытое пространство окружающей среды через указанные открытые вентиляционные проемы моторного отсека. Именно поэтому на этих жестких звукоотражающих поверхностях моторного отсека в большинстве случаев устанавливают шумопоглощающие элементы (обивки, панели), которые позволяют в той или иной степени поглотить шумовую энергию за счет расширения активной (воспринимающей падающие звуковые волны) поверхности звукопоглощения в пространстве моторного отсека. Такого типа шумопоглощающие элементы, выполненные в виде пористых пластинчатых обивок и панелей, характеризуются соизмеримыми габаритными соотношениями по длине и ширине при незначительной по величине к ним (длине, ширине) толщине. Также в определенной степени это позволяет воздействовать на образование резонирующих стоячих звуковых волн (низших собственных мод) в воздушной полости моторного отсека, которые могут формироваться в результате динамического возбуждения собственных частот колебаний полости воздушного объема моторного отсека заданных геометрических размеров, ограниченных по высоте, ширине и длине воздушных столбов, заключенных между жесткими звукоотражающими поверхностями стенок капота, панели щитка передка кузова, колесных арок и нижнего экрана моторного отсека (и/или поверхности дорожного покрытия). В результате этого в некоторой степени ослабляется шумовое излучение, производимое из пространства моторного отсека в окружающую среду, в виде, тем не менее, выраженного низко- и среднечастотного диапазона [1, 2, 3, 4, 5].

[1] - патент РФ №1468811 «Транспортное средство», В62D 25/10, публ. 30.03.89, Бюл. №12;

[2] - патент РФ №1493497 «Транспортное средство», В60К 13/02, F02В 77/13, публ. 15.07.89, Бюл. №26;

[3] - патент РФ №1572904 «Транспортное средство», В62D 25/10, публ. 23.06.90, Бюл. №23;

[4] - патент РФ №1632808 «Транспортное средство», В60К 11/06, F02М 35/2, публ. 07.03.91, Бюл. №9;

[5] - патент РФ №1710367 «Транспортное средство», В60К 11/06, публ. 07.02.92, Бюл. №5.

Известны технические устройства снижения уровней шумовой энергии, образующейся в пространстве моторного отсека, излучаемой силовым агрегатом, узлами и системами ДВС, а далее в определенной степени ослаблено переизлучаемого в окружающую среду, в которых применяются различные пористые пластинчатого типа шумопоглощающие панели и шумоизолирующие кожухи (акустические капсулы), устанавливаемые в подкапотном пространстве, содержащие, как правило, отдельные вентиляционные каналы для обеспечения направленного охлаждающего обдува наиболее термонагруженных элементов - DE 2801339A1, DE 19543495A1, DE 102006009600А1, DE 102008027207А1, ЕР 0921291А1, FR 2927590A1, JP62053222A, RU 2282544C2, RU 7391U1, RU 2369495C2, SU 1320476A1, JP62110575A, JP 53041656A, JP 4191417А, WO 2007/141193А2.

Известные технические устройства предусматривают, в частности, применение охватывающих корпус силового агрегата (ДВС) закрытых акустических (шумоизолирующих) капсул или локальных ограниченных кожухов для подавления звукового излучения отдельных агрегатов и/или систем, размещенных в подкапотном пространстве моторного отсека, а также пластинчатого типа звукопоглощающих (шумопоглощающих) панелей, размещенных на поверхностях стенок штатных кузовных элементов АТС - крышке капота, щитке передка кузова, нижнем экране моторного отсека.

Одно из таких устройств, выбранных в качестве прототипа, представлено в патенте России №2229990, МПК 7 B60R 13/08, F02B 77/13, G10K 11/168, опубликованном 10.06.2004, в котором описано транспортное средство, преимущественно наземное, колесное, например легковой автомобиль, содержащее, в частности, установленный в моторном отсеке ДВС, верхняя часть которого охвачена шумоизолирующим кожухом, закрепленным посредством крепежных элементов на несущих элементах корпуса ДВС и размещенным с зазором по отношению к капоту кузова, причем структура кожуха включает несущий каркас и звукопоглощающую панель из пористого звукопоглощающего материала. Подкапотное пространство моторного отсека ограничено в передней части (по отношению к направлению движения автомобиля) модулем системы охлаждения ДВС с радиатором, вентилятором и кожухом в сборе (модулем системы охлаждения ДВС), в задней части - панелью щитка передка кузова, сверху - крышкой капота кузова, снизу - нижним экраном моторного отсека, по боковым зонам - панелями колесных арок кузова. Несущий каркас выполнен в виде жесткой перфорированной металлической или полимерной детали, интегрированной внутрь тела пористой звукопоглощающей структуры панели. Структура звукопоглощающей панели из пористого звукопоглощающего материала, расположенная по обе стороны несущего каркаса в виде двустороннего (объемного) поглотителя звука, может иметь различные механо-акустические характеристики. Часть звукопоглощающей панели, расположенная над несущим каркасом, выполнена в виде цельноформованной оболочки из пористого волокнистого органического или синтетического материала, например волокнистого фетра из базальтовых, стеклянных или хлопковых волокон, или пористого прессованного волокнистого металлического материала, например пористого сетчатого металлического материала, а часть звукопоглощающей панели, расположенная под несущим каркасом, выполнена из пористого вспененного материала, например открытоячеистого пенополиуретана. Часть звукопоглощающей панели, расположенная над несущим каркасом, выполнена из пористого вспененного материала, например открытоячеистого пенополиуретана, а часть звукопоглощающей панели, расположенная под несущим каркасом, выполнена в виде цельноформованной оболочки из пористого волокнистого органического или синтетического материала, например волокнистого фетра из базальтовых, стеклянных или хлопковых волокон, или пористого прессованного волокнистого металлического материала, например пористого сетчатого металлического материала. Отверстия перфорации несущего каркаса могут быть выполнены сквозными, круглой геометрической формы или в виде сквозных просечек с отгибами. Несущий каркас может быть выполнен также в виде однослойной или многослойной проволочной сетки, смонтированной на несущих стержневых элементах. По крайней мере часть поверхности звукопоглощающей панели облицована защитной тонкой звукопрозрачной пленкой, например уретановой, полихлорвиниловой, алюминизированной, полиэстеровой или тонкой термостойкой алюминиевой фольгой.

Свойства «звукопрозрачной сшивки» встроенных поверхностных слоев пористого звукопоглощающего слоя и тонкой защитной звукопрозрачной пленки могут быть обеспечены, например, соответствующими техническими средствами и технологическими процедурами, как это, в частности, подробно представлено в патенте РФ №2188772, опубликованном в БИ №25 от 10.09.2000 г.

При задачах создания низкошумного АТС (легкового автомобиля) с наложенными весьма жесткими экологическими ограничительными требованиями действующих норм и стандартов необходимо также решать технические проблемы, которые, в ряде случаев, уже не способны достаточно эффективно выполнять поставленную экологическую проблему (уменьшение акустического загрязнения окружающей среды) при использовании такого типа известных пластинчатых звукопоглощающих элементов вследствие их ограниченной эффективности. Это вызвано, в первую очередь, ограниченными возможностями практической реализации свободных площадей поверхности этих деталей, куда потенциально могут быть смонтированы такого типа шумопоглощающие панели. В ряде случаев возникают не только естественные ограничения их монтажной компоновки в «стесненном» (насыщенном многочисленными узлами и агрегатами АТС) пространстве моторного отсека АТС, но и сложностями обеспечения требуемых эксплуатационных показателей в условиях влажного или заснеженного дорожного покрытия или движения по бездорожью (агрофонам), обеспечения пожаробезопасности вследствие высокой термонагруженности отдельных составных элементов систем и агрегатов АТС при движении АТС с полной нагрузкой на низких скоростях движения. Следует также отметить недостаточно эффективные конструктивные потенциалы влияния на подавление собственных воздушных акустических мод свободного от агрегатов воздушного пространства моторного отсека, ведущих к резонансным усилениям излучения звука из пространства (полости) моторного отсека через его открытые вентиляционные проемы в окружающую среду, при применении пластинчатых шумопоглощающих панелей исключительно в зонах звукоотражающих поверхностей на стенках кузовных панелей, формирующих пространство моторного отсека. Для решения этой задачи зачастую необходимо (целесообразно) помещение более эффективных поглотителей звука в объеме свободного пространства (полости) моторного отсека, приближенных непосредственно к доминирующим источникам шумового излучения, где концентрация звуковой энергии является максимальной. Кроме этого, в подкапотном пространстве современных АТС актуально решение проблем ослабления негативного воздействия высоких температур нагрева на используемые в конструкциях АТС многочисленные электронные устройства с коммутационной электропроводкой, элементы, изготовленные из полимерных материалов, резино-технические изделия, не допускающие перегрева. В связи с этим снижение термонагруженности такого типа модулей, смонтированных в моторном отсеке, как и самой пористой структуры звукопоглощающего материала объемного поглотителя звуковой энергии, также является задачей весьма актуальной.

Технический результат в заявляемом устройстве объемного поглотителя звуковой энергии (характеризующегося соизмеримым соотношением габаритов по длине, ширине и высоте, как объемного 3-х мерного звукопоглощающего объекта) для моторного отсека АТС обеспечивается путем усиления и расширения основных функций устройства - обеспечения ему свойств многофункциональности.

Конкретно, подразумевается увеличение эффективности звукопоглощения как за счет расширения активной площади поверхности и объема пористого звукопоглощающего вещества, находящегося в зашумленном пространстве моторного отсека, так и благодаря включению в процесс звукопоглощения дополнительных шумопоглощающих зон, образованных сквозными вентиляционными каналами, включая дополнительное поглощение звука, вызванное дифракционными краевыми эффектами в периферийных зонах вентиляционных каналов. При этом продувка набегающим воздушным потоком пористой структуры объемного поглотителя звуковой энергии, расположенного вблизи термошумоактивного модуля выпускного катколлектора системы выпуска отработавших газов, обеспечивает определенное охлаждение самой пористой структуры звукопоглощающего материала объемного поглотителя, что таким образом способствует повышению пожаробезопасности АТС или же допускает применение менее дорогостоящих пористых веществ с более низкими параметрами горячести при более высоких значениях звукопоглощения. Также попутно обеспечивается снижение термонагруженности критических зон подкапотного пространства моторного отсека за счет направленного обдува нагретого до высокой температуры корпуса термогенерирующего выпускного катколлектора системы выпуска отработавших газов, осуществляемого через сквозные вентиляционные каналы объемного поглотителя звука набегающим потоком воздуха движущегося АТС. Применение заявляемого технического устройства позволяет также в определенной мере осуществлять принцип дробления звукового поля, формирующегося в свободном воздушном объеме (полости) моторного отсека, осуществляемый помещенной в нем шумопоглощающей структурой объемного поглотителя звуковой энергии, что в более существенной степени ослабляет процессы появления интенсивных собственных акустических резонансов (стоячих звуковых волн на собственных модах воздушных полостей моторного отсека) в свободных воздушных объемах пространства моторного отсека с соответствующим ослаблением излучаемого в окружающую среду через открытые вентиляционные проемы шума, одновременно обеспечивая снижение термонагруженности подкапотного пространства. В угловых зонах замкнутого пространства моторного отсека, в которых преимущественно компонуется (помещено) устройство объемного поглощения звуковой энергии, сосредоточены пучности низших собственных мод полости моторного отсека, характеризующихся максимальной концентрацией звуковой энергии на указанных собственных акустических модах, что усиливает процесс их поглощения путем помещения заявляемого технического устройства в указанные угловые зоны.

Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что объемный поглотитель звуковой энергии для моторного отсека транспортного средства, в частности автотранспортного, преимущественно легкового автомобиля, смонтированный в подкапотном пространстве, ограниченном в передней части (по отношению к направлению движения автомобиля) модулем системы охлаждения ДВС с радиатором, вентилятором и кожухом в сборе (модулем системы охлаждения ДВС), в задней части - панелью щитка передка кузова, сверху - крышкой капота кузова, снизу - нижним экраном моторного отсека, по боковым зонам - панелями колесных арок кузова, неподвижно закрепленный на внутренней поверхности одной или нескольких кузовных панелей - крышки капота кузова, и/или на внутренней поверхности щитка передка кузова, и/или на внутренней поверхности нижнего экрана моторного отсека, в зоне установки объемного поглотителя образована напорная воздухозаборная полость, а в его пористой звукопоглощающей структуре выполнены сквозные вентиляционные наклонные относительно продольной оси автомобиля каналы для прохода воздушного потока движущегося автотранспортного средства, ориентированные определенным образом для снижения температуры пористой звукопоглощающей структуры объемного поглотителя звуковой энергии и для обеспечения направленного движения воздушного потока на термоактивную поверхность стенки корпуса модульного узла выпускного катколлектора системы выпуска отработавших газов ДВС, как у одного из самых термошумоактивных элементов, сосредоточенного в пространстве моторного отсека.

Структура пористого слоя объемного поглотителя может быть выполнена, например, из вспененного открытоячеистого, или волокнистого, или из комбинации чередующихся пористых слоев вспененного и волокнистого материалов и облицована внешним защитным слоем тонкой динамически податливой, газовлагонепроницаемой, звукопрозрачной пленки толщиной ≤0,1 мм типа полиэстеровой алюминизированной или термовлагостойкой ткани типа малифлиз, или в отдельных локальных термонагруженных зонах - тонкой (≤0,1 мм) термостойкой сплошной или микроперфорированной алюминиевой фольги (смонтированной, например, напротив корпуса выпускного катколлектора отработавших газов), которые за счет проведения соответствующих технологических процедур адгезионно «сшиты» с поверхностью пористой структуры объемного поглотителя звуковой энергии липким клеевым или термоактивным веществом или огневым методом с обеспечением соответствующей звукопрозрачной композитной структуры, исключающей формирование ужесточенного уплотненного звукоотражающего образования. В структуру пористого звукопоглощающего слоя может быть интегрирован несущий закладной элемент (каркас) в виде пластинчатого, преимущественно перфорированного, сетчатого или стержневого каркаса из металлического или полимерного материала. Закрепление объемного поглотителя звуковой энергии на поверхностях стенок подкапотного пространства может производиться с помощью соответствующего липкого клеящегося вещества или термоадгезива, обеспечивающего требуемые технологические и эксплуатационные характеристики в условиях неблагоприятного воздействия высоких вибрационных нагрузок, знакопеременных высоких и низких температур, возможного попадания влаги, смазочных масел, топлива, охлаждающих жидкостей. Закрепление объемного поглотителя на поверхностях стенок подкапотного пространства может производиться также механическими крепежными элементами с возможным использованием соответствующей конструкции закладного каркасного элемента, часть которого может выступать за габариты объемного поглотителя звуковой энергии и являться непосредственным монтажным элементом. Для обеспечения дополнительного демпфирования структуры пористого слоя относительно основания, на котором объемный поглотитель звуковой энергии закреплен, на монтажной поверхности могут быть выполнены глухие тупиковые полости, имеющие различную конфигурацию и глубину с целью обеспечения (расширения) заданных свойств эффективности и частотного диапазона акустического демпфирования или обусловленные соответствующим неплоским рельефом штатной монтажной (сопрягаемой) поверхности кузовной панели, возможно имеющей тот или иной неплоский геометрический рельеф поверхности в виде неглубоких подштамповок, малогабаритных приварных усилителей, свободно помещающихся в этих тупиковых полостях.

Сравнение известной научно-технической информации и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного технического решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».

Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что заявляемое устройство объемного поглотителя звуковой энергии имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический результат, следовательно, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Другие особенности и преимущества заявляемого изобретения станут понятны из фигур графической части представляемого технического решения и следующего детального описания, где:

- на фиг.1 показана схема моторного отсека (подкапотного пространства) АТС со смонтированными в нем составными элементами агрегатов и систем ДВС, где выпускной катколлектор системы выпуска отработавших газов установлен за корпусом ДВС (по отношению к направлению движения автомобиля) перед панелью щитка передка кузова и переднего пола кузова с установленным сверху устройством объемного поглотителя звуковой энергии;

- на фиг.2 показана схема моторного отсека (подкапотного пространства) АТС со смонтированными в нем составными элементами агрегатов и систем ДВС, где выпускной катколлектор системы выпуска отработавших газов установлен впереди корпуса ДВС в зоне установки модуля системы охлаждения ДВС с установленным сверху устройством объемного поглотителя звуковой энергии;

на фиг.3 показан еще один вариант схемы моторного отсека (подкапотного пространства) АТС со смонтированными в нем составными элементами агрегатов и систем ДВС, где выпускной катколлектор системы выпуска отработавших газов установлен впереди корпуса ДВС в зоне установки модуля системы охлаждения ДВС, с установленным снизу устройством объемного поглотителя звуковой энергии.

Позициями на фиг.1, 2, 3 обозначены:

1 - ДВС;

2 - выпускной катколлектор системы выпуска отработавших газов ДВС;

3 - модуль системы охлаждения ДВС с радиатором, вентилятором и направляющим кожухом в сборе;

4 - щиток передка кузова;

5 - крышка капота кузова;

6 - нижний экран моторного отсека АТС;

7 - панели колесных арок кузова;

8 - штатная пластинчатого типа шумопоглощающая (шумоизолирующая) панель щитка передка (смонтированная на панели щитка передка кузова;

9 - объемный поглотитель звуковой энергии.

На фиг.4 показан вариант конструкции объемного поглотителя звуковой энергии, установленного в моторном отсеке АТС (верхний вариант установки);

- на фиг.5 показан еще один возможный вариант конструктивного исполнения объемного поглотителя звуковой энергии, установленного в моторном отсеке АТС (нижний вариант установки).

Позициями на фиг.4, 5 обозначены:

1 - ДВС;

2 - выпускной катколлектор системы выпуска отработавших газов ДВС;

4 - щиток передка кузова;

5 - крышка капота кузова;

6 - нижний экран моторного отсека АТС;

9 - объемный поглотитель звуковой энергии;

10 - сквозные вентиляционные каналы объемного поглотителя звуковой энергии;

11 - глухие (тупиковые) полости, образованные в пористой структуре объемного поглотителя звуковой энергии со стороны монтажной поверхности поглотителя;

12 - напорная воздухозаборная полость объемного поглотителя звуковой (шумовой) энергии.

На фиг.6 в трехмерном изображении представлен конструктивный вариант исполнения объемного поглотителя звука.

Позициями на фиг.6 обозначены:

9 - объемный поглотитель звуковой (шумовой) энергии;

10 - сквозные вентиляционные каналы;

11 - глухие (тупиковые) полости, образованные в пористой структуре объемного поглотителя звуковой энергии со стороны монтажной поверхности поглотителя;

12 - напорная воздухозаборная полость, образованная в зоне монтажа объемного поглотителя звуковой энергии.

Транспортное средство, в частности АТС, типа легкового автомобиля, содержит, в частности, шумотермогенерирующие элементы - ДВС 1 с выпускным катколлектором 2 системы выпуска отработавших газов, являющиеся доминирующими источниками излучения звуковой и тепловой энергии, установленные в подкапотном пространстве моторного отсека, ограниченном в передней части модулем системы охлаждения ДВС с радиатором, вентилятором и направляющим кожухом в сборе 3, в задней части - панелью щитка передка кузова 4, сверху - крышкой капота кузова 5, снизу - нижним экраном моторного отсека АТС 6, по боковым зонам - панелями колесных арок кузова 7. Поверхность стенки щитка передка кузова со стороны полости подкапотного пространства или, по крайней мере, его часть может быть охвачена (футерована) штатной пластинчатого типа шумопоглощающей панелью (облицовкой, обивкой) 8, или же на поверхности стенки щитка передка кузова такая шумопоглощающая панель может отсутствовать. На внутренней поверхности крышки капота 5, и/или на внутренней поверхности щитка передка, и/или на внутренней поверхности нижнего экрана моторного отсека АТС тем или иным способом, указанным ниже, закреплен объемный поглотитель звуковой энергии 9, выполненный в виде цельноформованного модуля из вспененного, волокнистого или комбинированного (вспенено-волокнистого) пористого звукопоглощающего материала в виде моно- или мультислойной структуры, содержащей сквозные наклонные с острым (по крайней мере - прямым) углом (α≤90°) относительно горизонтальной поверхности (продольной оси автомобиля) сквозные вентиляционные каналы 10 для обеспечения свободного прохода набегающего воздушного потока, которые пространственно ориентированы таким образом, что целенаправленно направляют набегающий воздушный поток движущегося АТС на заданную термогенерирующую виброшумоактивную поверхность стенки корпуса выпускного катколлектора 2 системы выпуска отработавших газов ДВС, а также обеспечивают охлаждение пористой структуры звукопоглощающего вещества объемного поглотителя звуковой энергии 9. Пористая звукопоглощающая структура объемного поглотителя звуковой энергии 9 может быть изготовлена из волокнистых материалов на основе натуральных (хлопковых, шелковых, джутовых, сизальных, льняных, конопляных и др.), белковых (животного происхождения), синтетических (акриловых, полиэстеровых, полиоксидиазольных, полиамидных, углеродных, арамидных, полипропиленовых, нейлоновых и т.д.) или из вспененных открытоячеистых материалов (на основе уретанового, нитрильного, винилового, бутадиен-стирольных каучуков и т.д.). В технологиях изготовления цельноформованных структур волокна могут пропитываться связующим компонентом, содержащим, к примеру, фенилметилполисилоксан, полиорганоэлементосилоксан, тетрабромдифенилпропан, фенолформальдегид, полиамид и т.д., или же в состав могут быть включены (равномерно распределены) термоплавкие связующие волокна (например, полипропиленовые). Цельноформованная структура объемного поглотителя звуковой энергии 9 может содержать закладной ужесточающий каркасный несущий элемент в виде пластинчатого (преимущественно перфорированного), сетчатого или стержневого каркаса из металлического или полимерного материала. Установка (закрепление) устройства объемного поглотителя звуковой энергии 9 может производиться как путем его адгезивного закрепления с помощью соответствующего липкого клеящегося вещества или термоадгезива, так и механического крепления к сопрягаемым панелям капота, щитка передка, нижнего экрана моторного отсека АТС с возможным использованием закладного каркасного элемента, часть которого может выступать за габариты объемного поглотителя звуковой энергии 9 и являться непосредственным монтажным элементом. Для дополнительного демпфирования (диссипации) звуковой энергии, распространяющейся по пористой структуре объемного поглотителя звуковой энергии 9, относительно основания, на котором он закреплен, на его монтажной поверхности могут быть выполнены глухие (тупиковые) полости 11, которые могут иметь различную конфигурацию и глубину для обеспечения тех или иных заданных по величине и частотному диапазону свойств акустического демпфирования или обусловленные встречным неплоским геометрическим рельефом штатной монтажной (сопрягаемой) поверхности кузовной панели, возможно имеющей тот или иной неплоский геометрический рельеф поверхности в виде неглубоких подштамповок, малогабаритных приварных усилителей и т.п., свободно помещающихся в этих тупиковых полостях. Для дополнительного пространственного направления и интенсификации процесса охлаждающего обдува стенки термонагруженного выпускного катколлектора 2 набегающим воздушным потоком сквозными вентиляционными каналами 10 и повышения эффективности охлаждения пористой структуры звукопоглощающего материала объемного поглотителя звуковой энергии 9 в зоне монтажного сопряжения объемного поглотителя звуковой энергии 9 с примыкающей кузовной панелью моторного отсека может быть образована напорная соответствующей формы и размеров воздухозаборная полость 12.

Для исключения в процессе эксплуатации АТС нежелательного впитывания в пористую открытоячеистую вспененную или волокнистую звукопоглощающую структуру объемного поглотителя звуковой энергии различных жидкостей (влаги, топлива, смазочно-охлаждающих жидкостей), включая и в процессе мойки АТС, внешняя поверхность структуры объемного поглотителя звуковой энергии 9 облицована защитным слоем тонкой, динамически податливой, газовлагонепроницаемой, звукопрозрачной пленки (например, полиэстеровой алюминизированной, лавсановой, уретановой и т.п.) толщиной ≤0,1 мм или термовлагостойкой ткани типа малифлиз, или, при необходимости, в отдельных локальных термонагруженных зонах - тонкой термостойкой сплошной или микроперфорированной алюминиевой фольгой, которые с использованием соответствующих технологических процедур адгезионно «сшиты» с встречной поверхностью пористой структуры объемного поглотителя звуковой энергии 9, например, липким клеевым или термоактивным веществом или огневым методом с формированием слоистой звукопрозрачной композитной структуры, исключающей образование ужесточенного звукоотражающего уплотнения.

Для обеспечения требуемых эксплуатационных и безопасностных свойств предотвращения воспламенения и самостоятельного горения (сообщения свойств самозатухания) пористым звукопоглощающим (звукоизолирующим) структурам (волокнистым, вспененным открытоячеистым) могут использоваться те или иные вещества или смеси, относящиеся к классу антипиренов. В результате они распадаются с образованием негорючих компонентов и/или препятствуют разложению материала с выделением горючих газов. Они могут наноситься как непосредственно на поверхность структур, так и входить в состав пропитывающих пористую структуру растворов. Распространенные типы антипиренов - гидроксид алюминия, соединения бора, сурьмы, хлоридов, органические и неорганические соединения фосфатов. В связи с этим целесообразно минимизировать их (антипиренов) применение, а также необходимо обеспечивать охлаждение пористой (волокнистой, вспененной открытоячеистой) структуры звукопоглощающего вещества объемного поглотителя звуковой энергии 9. Это благоприятно как с точки зрения пожаробезопасности при эксплуатации АТС, так и представляет возможность количественного снижения пропитки звукопоглощающих материалов антипиренами, сохранения более высоких звукопоглощающих свойств, а также обеспечивать применение более дешевых типов и марок звукопоглощающих материалов, наделенных улучшенными звукопоглощающими свойствами, пригодных для использования в более узком температурном эксплуатационном диапазоне. В отношении пористых звукопоглощающих структур материалов, используемых в качестве веществ деталей и узлов (модулей) моторных отсеков АТС, находящихся под воздействием повышенных температур нагрева в процессе эксплуатации АТС, необходимо предотвращать существенную потерю их звукопоглощающих свойств, обусловленную применением такого типа веществ (антипиренов) или использование неудовлетворительных технологий их (антипиренов) с веществами пористых звукопоглощающих материалов (как при поверхностном нанесении, так и объемном распределении в пористой структуре).

Установка в моторном отсеке объемного поглотителя звуковой энергии 9 позволяет, в первую очередь, обеспечить более эффективное поглощение энергии звуковых волн диффузного звукового поля, формирующегося в подкапотном пространстве транспортного средства, в особенности в зоне одного из доминирующих элементов генерирования звуковой и тепловой энергии - корпуса выпускного катколлектора 2 системы выпуска отработавших газов ДВС, и таким образом уменьшить уровни внешнего и внутреннего шума транспортного средства, а также снизить термонагруженность силового агрегата, деталей, узлов и систем ДВС, что в свою очередь улучшит эксплуатационные свойства (пожаробезопасность, надежность и долговечность) транспортного средства за счет их направленного охлаждающего обдува воздушным потоком. При этом важно отметить и то, что продувка набегающим воздушным потоком сквозных вентиляционных каналов 10 пористой структуры объемного поглотителя звуковой энергии 9, расположенного вблизи термошумоактивного модуля выпускного катколлектора 2 системы выпуска отработавших газов, обеспечивает определенное охлаждение самой пористой структуры звукопоглощающего материала, что, таким образом, не только способствует повышению пожаробезопасности АТС, но и допускает возможность применения менее дорогостоящих пористых звукопоглощающих веществ с более низкими параметрами горючести при достигаемых более высоких значениях звукопоглощения.

Разумеется, заявляемое изобретение не ограничивается представленными конкретными конструктивными примерами его осуществления, описанными в тексте и показанными на прилагаемых фигурах в графической части заявки. Остаются возможными и некоторые несущественные изменения различных элементов или материалов, из которых эти элементы выполнены, либо замена их технически эквивалентными, не выходящими за пределы объема притязаний, обозначенного формулой изобретения.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности транспортного машиностроения. Объемный поглотитель звуковой энергии для моторного отсека смонтирован в подкапотном пространстве, ограниченном в передней части по отношению к направлению движения автомобиля модулем системы охлаждения ДВС с радиатором, вентилятором и кожухом в сборе, в задней части - панелью щитка передка кузова, сверху - крышкой капота кузова, снизу - нижним экраном моторного отсека, по боковым зонам - панелями колесных арок кузова, неподвижно закреплен на внутренней поверхности одной или нескольких кузовных панелей - крышки капота кузова, и/или на внутренней поверхности щитка передка кузова, и/или на внутренней поверхности нижнего экрана моторного отсека. В зоне установки объемного поглотителя образована напорная воздухозаборная полость, а в его пористой звукопоглощающей структуре выполнены сквозные вентиляционные наклонные относительно продольной оси автомобиля каналы. Структура пористого слоя объемного поглотителя может быть выполнена из вспененного открытоячеистого или волокнистого или из комбинации чередующихся слоев вспененного и волокнистого материалов и облицована внешним защитным слоем тонкой динамически податливой, газовлагонепроницаемой, звукопрозрачной пленки толщиной ≤0,1 мм, или звукопрозрачной термовлагостойкой ткани типа малифлиз, или в отдельных локальных термонагруженных зонах - тонкой (≤0,1 мм) термостойкой сплошной или микроперфорированной алюминиевой фольги (например, напротив корпуса катколлектора), которые адгезионно «сшиты» с поверхностью пористой структуры объемного поглотителя соответствующего типа липким клеевым или термоактивным веществом или огневым методом с обеспечением звукопрозрачной композитной структуры, исключающей формирование ужесточенного уплотненного звукоотражающего образования. Достигается более эффективное поглощение энергии. 5 з.п. ф-ы, 6 ил.

1. Объемный поглотитель звуковой энергии для моторного отсека транспортного средства, в частности автотранспортного, преимущественно легкового автомобиля, смонтированный в подкапотном пространстве, ограниченном в передней части по отношению к направлению движения автомобиля, модулем системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания с радиатором, вентилятором и кожухом в сборе, в задней части - панелью щитка передка кузова, сверху - крышкой капота кузова, снизу - нижним экраном моторного отсека, по боковым зонам - панелями колесных арок кузова, неподвижно закрепленный на внутренней поверхности одной или нескольких кузовных панелей - крышки капота кузова и/или на внутренней поверхности щитка передка кузова, и/или на внутренней поверхности нижнего экрана моторного отсека, отличающийся тем, что в зоне установки объемного поглотителя образована напорная воздухозаборная полость, а в его пористой звукопоглощающей структуре выполнены сквозные вентиляционные наклонные относительно продольной оси автомобиля каналы для прохода воздушного потока движущегося автотранспортного средства, ориентированные определенным образом для обеспечения направленного движения воздушного потока на термошумоактивную поверхность стенки корпуса модульного узла выпускного катколлектора системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания.

2. Объемный поглотитель звуковой энергии для моторного отсека автотранспортного средства по п.1, отличающийся тем, что структура пористого слоя выполнена из вспененного открытоячеистого или волокнистого, или из комбинации чередующихся слоев вспененного и волокнистого материалов и облицована внешним защитным слоем тонкой динамически податливой, газовлагонепроницаемой, звукопрозрачной пленки толщиной ≤0,1 мм, или звукопрозрачной термовлагостойкой ткани типа малифлиз, или в отдельных локальных термонагруженных зонах тонкой (≤0,1 мм) термостойкой сплошной или микроперфорированной алюминиевой фольги (например - напротив корпуса катколлектора), которые адгезионно «сшиты» с поверхностью пористой структуры объемного поглотителя соответствующего типа липким клеевым или термоактивным веществом или огневым методом с обеспечением звукопрозрачной композитной структуры, исключающей формирование ужесточенного уплотненного звукоотражающего образования.

3. Объемный поглотитель звуковой энергии для моторного отсека автотранспортного средства по п.1, отличающийся тем, что в структуру пористого слоя интегрирован несущий закладной элемент (каркас) в виде пластинчатого, преимущественно перфорированного, сетчатого или стержневого каркаса из металлического или полимерного материала.

4. Объемный поглотитель звуковой энергии для моторного отсека автотранспортного средства по п.1, отличающийся тем, что его монтажное закрепление на поверхностях стенок подкапотного пространства производится с помощью соответствующего типа липкого клеящегося вещества или термоадгезива.

5. Объемный поглотитель звуковой энергии для моторного отсека автотранспортного средства по п.3, отличающийся тем, что его монтажное закрепление на поверхностях стенок подкапотного пространства производится механическими крепежными элементами с возможным использованием несущего закладного каркасного элемента, часть которого может выступать за габариты объемного поглотителя и являться непосредственно монтажным элементом.

6. Объемный поглотитель звуковой энергии для моторного отсека автотранспортного средства по п.1, отличающийся тем, что для дополнительного демпфирования структуры его пористого слоя относительно основания, на котором он закреплен, на монтажной поверхности выполнены глухие тупиковые полости, имеющие различную конфигурацию и глубину.