Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК F01N1/00 

Изобретение относится к маишнострое- 1ИЮ. в частности двигателестроению, а именно к глун ителям шума выхлопа дви- г ателя внутреннего сгорания, преимущественно сгюртивног о автомобиля.

Целью изобретения является повьииение эффективности глушителя.

На фиг. 1 представлена схема глу1пи- теля выхлопа и шесть низких собственных резонансных форм продольных колебаний газа в корпусе глушителя; на фиг. 2 схема глушителя и первые две низшие собственные резонансные формы радиальных колебаний газа в корнусе глушителя; на фиг. 3эпюра распределения скоростей газа. riocTyriaroniero из полости патрубка, и эпюра распределения дав.К НИЙ.

Глушитель Н1ума вых. юна содержит корпус I в виде кругового цилиндра, ограниченный торцовыми стенками 2, внускной 3 и выпускные 4 патрубки, рассеиватели 5 звуковой энер1 ии. Патрубки 3 и 4 размешены параллельно и противоположно на цилиндрической поверхности корпуса I глушителя в плоскостях, иараллельньгч торцовым стенкам 2, при этом впускной патрубок 3 размешен к плоскости, проходящей через геометрический центр корпуса 1. Выпускные патрубки 4 соединены между собой при помощи трубы 6 и отстоят от геометрического центра на расстоянии 1/4/., где L - длина корпуса 1. Труба 6 разделена про- до, 1ьной перегородкой 7 на два канала, сообщак)1цихся посредством отверстий 8. Рассеивате,1и S выполнены в виде пер- форироЕи1нных перегородок, установленных пара.млельно торцовым стенкам 2 на расстоянии 1/8/. от последних. Внутренний срез внускногч) патрубка .3 отстоит от продольной оси корпуса 1 на расстоянии (0,2 0,4)с/вг1 в cTopcjny впускного патрубка 3, а внутре}1ние срезы выпускных патрубков 4 рас положены на расстоянии 0,63г-(0,2- 0,4)(1вып от нродольной оси корпуса 1 в сторону впускного патрубка 3, где den -- диаметр впускного патрубка 3; d вып - диа.метр выпускного патрубка 4; г - радиус корпуса Г.

Глушитель П1ума выхлопа работает следу юшим образом.

Поток вых.юпных газов от двигателя через впускной патрубок 3 поступает в корпус 1 глушителя, где расширяется, теряет ско)ость и звуковую энергию. Донолните.чь- но звуковая энергия рассеивается в отверстиях перфорации перегородок 7, и значи- те, 1ьно ослабленный поток через выпускной патрубок 4 выводится в атмосферу. При этом в силу волновых процессов, происходяши.х в полости глупжтеля, особенно на низших собственных резонансных формах воздун1ного объема, заключенного в полости корпуса 1 глуц ителя, происходит эффективное возбуждение стенок кор0

5

пуса 1 глушителя и излучение им звуковой энергии в окружающую среду. Для исключения этого отрицательного фактора элементы глушителя размешают следующим образом.

Размещение впускног о патрубка 3 в полости, параллельной торцовым стенкам 2 и проходящей через геометрический центр корпуса 1, позволяет исключить возбуждение всех нечетных продольных форм колебаний давления газа, находящегося в корпусе 1 глушителя. Однако при этом возбуждаются и передаются все четные продольные формы. Для исключения передачи в окружающую среду второй и щестой продоль

г ной формы колебаний давления газа внутренние срезы выпускных патрубков 4 размещают в плоскостях, параллельных торцовым стенкам 2 и отстоящих от геометрического центра на расстоянии 1/4/,.

Для ослабления четвертой нродольной

0 формы колебаний давления перфорированные перегородки 5 располагают параллельно торцовым стенкам 2 на расстоянии 1/8L от них. Это соответствует помещению перегородок в узловые (нулевые) линии, в которых величина звукового давления на этой форме минимальная, а величина скоростей максимальная, т. е. наиболее эффективное рассеивание звуковой энергии происходит в этом месте. Таким образом достигается значительное ослабление влияния низщих

Q собственных резонансных продольных форм колебаний давления воздушного объема на вибровозбуждение корпуса 1 глушителя.

В связи с тем, что радиус корпуса 1 значительно меньше его длины, влияние

низших собственных резонансных радиальных форм колебаний давления воздушного обьема на стенки корпуса 1 уже незначительны. Поэтому при настройке глушителя достаточно учесть только две первые радиальные формы колебаний давления.

0 Эпюра nit (фиг. 2)у.зловая (нулевая)

, 1иния первой радиальной формы, проходит через продольную ось корпуса I глуп1ите- ля. Вблизи продольной оси, являющейся геометрическим центром глушителя, целесообразно разместить внутренний срез впускного патрубка 3. Это позволяет исключить возбуждение внутренним срезом патрубка 3 воздуп ного объема, заключенного в корнусе 1 глушителя этой форме.

Из анализа эпюры гп следует, что вторая радиальная форма давлений при этом возбуждается.

Распределение полей давлений в полости корпуса 1 глушителя (в том случае, когда он имеет форму кругового цилиндра) 5 осуществляется в соответствии с Бессе,пе- вой функцией первого рода нулевого порядка

(,(3,83 ).

5

В этом случае нулевые значения давления получаются при значепиях ,63/ (т. е. узловые линии образуются при ,63 Достаточно малые значения величины давлр- ний сохраняются при г(0,60-0,66), что позволяет учитывать и компенсировать некоторую «деформацию эпюры давления от незначительных, вынужденных смещений среза патрубка 4 от оптимального значения. Поэтому внутренние срезы выпускного патрубка 4 целесообразно размещать на расстоянии О.бЗл от продольной оси корпуса I с учетом динамического удлинения. Центр тяжести эпюры выходных скоростей пульсирующего потока в бесконечном пространстве размещен на расстоянии 0,3 от среза патрубка, где d - диаметр патрубка, в котором транспортируется газовый поток. В связи с этим если узловая плоскость находится на расстоянии 0,3(У от срезов патрубков 3 и 4, то не происходит возбуждения этой формы колебаний. В зависимости от различных соотношений диаметров патрубков и условного диаметра корпуса глущителя, в котором расположены патрубки, различной формы торцовых стенок, из-за отфланцовки срезов патрубков, эта величина (0,3d) меняется. Для размеров и соотношений, используемых на практике, применяется, как правило, диапазон (0,2-OA)d. Из этих соображений внутренние срезы впускного 3 и выпускных 4 патрубков целесообразно смещать на величину динамического удлинения.

Следует также учитывать и влияние акустических процессов, происходящих во внутренней полости выпускных патрубков 4. Анализ эпюр П. п и «., (фиг. 1) гюказывает, что в результате «раскачки воздушного объема, находящегося в полости шителя, входными среза.ми патрубка 4 в си.лу симметричного расположения названных срезов относительно центральной поперечной плоскости звуковые дав.чения на

этих формах формируются в противофазе и с одинаковой амплитудой. Таким образом, суммарное звуковое давление на этих формах равно нулю. Из анализа четвертой фор.мы (см. п следует, UTO распределение звукового давления на этой форме под влиянием входных срезов патрубка 4 осуществляется в фазе. Однако вследствие того, что звуковые волны от входных срезов патрубка 4, проходящие по трубе 6 до отверстий 8, выполненных в перегородке 7, проходят раз,1ичные пути, в 3(jHy назван

5

ных отверстии волны фазах (т. е. по одну звуковое давление на ся положительным, а цательным). При этом по.чей давлений в зоне

приходят в разных сторону отверстия 8 этой форме яв.1яетПО другуюOTJlllза счет компенсации отверстий 8 звуковая энергия на этой форме уменьшается, так как часть ее переходит в тепловую. Таким образом исключается влияние возбуждения выпускных патрубксж 4 на совокупное излучение от , 1Я в окружающую среду.

о.(о. }Jgan fo.,

cpus.5