Воздухоочиститель для двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1988 года по МПК F02M35/14 

необходимости компенсации полей звукового давления на первой тангенциальной форме колебаний центр окна 3 отстоит от одного из ДС на величину, равную 1/4 L. Для компенсации звукового давления на частоте первой радиальной формы колебаний центр окна 3 должен отстоять от одного из ДС на величину, равную 3/8 L. Отношение площадей сечений каналов 9, 10 равно отношению их длин, а суммарная

площадь сечения каналов равна площади окна 3, что уменьшает передачу звуковой энергии через канал. Наличие дефлектора делает воздухозабор- ный патрубок 7 как бы частично размещенным во внутренней полости ЦК 1 т.е. уменьшается длина патрубка 7, консольно закрепленного на ЦК 1, что повышает вибропрочность конйтрукции в соединении патрубка с корпусом. 4 з.п. ф-лы, 53 ил.

Изобретение относится к конструкциям воздухоочистителей, снабженных элементами шумоглушения. Цель изобретения - повьшение эффективности шумоглушения. Цилиндрический корпус (ЦК) I воздухоочистителя и днище снабжены соответственно впускным окном 3 и выпускным окном 4. Окно 4 расположено со смещением относительно оси ЦК 1 . .Между ЦК 1 и фильтрующим элементом 6 со стороны окна 3 расположен дефлектор 8, образующий со стенками ЦК 1 разветвляющиеся каналы 9, 10. Динамические сре-г зы (ДС) II, 12 каналов расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через центр окна 3 и ось ЦК 1. Центр окна 3 м.б. расположен в плоскости, проходящей через ось ЦК 1 и отстоящей от одного из ДС на величину, кратную I/8 длины L дефлектора, что уменьшает звуковое давление на частоте колебаний, генерируемой горловиной карбюратора. При и 6 i (Л 00 ел 00 4

1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам воздухоочистителей л снабженных элементами шумоглушения.

Цель изобретения - повышение эф- фективности шумоглушения.

На фиг. 1 показан воздухоочиститель, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же, часть продольного сечения; на фиг. 3 - эгаора низшей собственной резонансной формы колебаний воздушного объема, заключенного в камере воздухоочистителя; на фиг. 4 - воздухоочиститель, поперечный разрез (центр впускного окна отстоит от одного из динамических срезов на величину, равную 1/4 L, где L - длина дефлектора; на фиг. 5 - зпюра распределения звукового давления на. частоте колебаний, генерируемой горлови кой карбюратора, с длиной волны Х , совпадающей с длиной разретвляющихся каналов; на фиг. 6 - распределение звукового давления в канале, динамический срез которого отстоит от центра впускного окна на величину i/4 L; на фиг. 7 - распределение звукового давления в канале, динамичес- кий срез которого отстоит от центра впускного окна на величину 3/4 L; на фиг, 8 - участок спектра звуковых давлений, излучаемых срезом воздухо заборного патрубка воздухоочистителя на фиг. 9 - воздухоочиститель, в котором центр впускного окна отстоит от одного из динамических срезов на величину, равную 3/8 L; на фиг. 10 - эпюра распределения звукового давле

0

ния на частоте первой радиальной моды, с длиной волны А, укладывающейся два раза по длине разветвляющегося канала; на фиг. 11 - зпюра распределения звукового давления в канале, динамический срез которого отстоит от центра впускного окна на 3/8 L; на фиг. 12 - зпюра распределения звукового давления в канале, динамический срез которого отстоит от центра впускного окна на 5/8 L; на фиг. 13 - вариант выполнения воздухоочистителя с разной площадью сечения разветвляющихся каналов.

Воздухоочиститель содержит корпус 1, выполненный в виде кругового цилиндра и днища 2, снабженный соответственно впускным 3 и выпускным 4 окнами, крышку 5 корпуса и филь т- рующий элемент 6, а также воздухо- заборный патрубок 7. Внутри корпуса

Iсо стороны впускного окна 3 между корпусом 1 и фильтрующим злементом 6 установлен дефлектор 8 с возможностью образования между дефлектором 8 и корпусом 1 разветвляющихся каналов

9и 10, при этом динамические срезы

IIи 12 соответствующих каналов 9 и.

10расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через центр впускного окна 3 и ось цилиндрического корпуса 1.

Дпя уменьшения звукового давления на частоте колебаний,, генерируемой горловиной карбюратора, центр впускного окна 3 может быть расположен в плоскости, проходящей через ось цилиндрического корпуса 1 и отстоящей

от одного из динамических срезов на величину кратную 1/8 L, где L - длина дефлектора 8.

При необходимости компенсации полей звукового давления на первой тангенциальной форме колебаний центр впускного окна 3 отстоит от одного из динамических срезов на величину равную 1/4 L. Для компенсации звукового давления на частоте первой радиальной формы колебаний центр впускного окна 3 должен отстоять на величину, равную 3/8 L.

Для уменьшения передачи звуковой энергии через короткий разветвляющийся канал отношение площадей сечения разветвляющихся каналов 9 и 10 должно быть равно отношению их длин, а сумма площадей сечения каналов равна площади впускного окна 3.

Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя внутреннего сгорания в момент открытия-закрытия впускных клапанов и в самом процессе изменения объемов цилиндров возникает переменная составляющая объемного расхода воздуха, что приводит к раскачке воздушных объемов,заключенных в отдельных элементах труб,и объемов системы впуска. Воздушные объемы в отдельных элементах системы-обладают определенными частотными характеристиками (частотами собственных колебаний) , трансформирующими подводимое силовое воздействие в соответствии со своими частотными характеристиками, и в конечном итоге определяют звуковое излучение, производимое непосредственно наружным срезом воз- духозаборного патрубка 7. Объем воздушного столба, заключенного в воздухоочистителе , можно рассматривать как распределенную (по объему) массу, обладающую определенными упругими, инерционными и диссипативными характеристиками. Подвод возб сдения к этой массе осуществляется как через выпускное окно 4, так и через срезы 11 и 12 каналов 9 и 10,.соединенных с воздухозаборным патрубком 7 Вследствие назван ного возбуждения воздушный объем, заполняющий воздухоочиститель, начинает совершать колебания на своих собственных часто- тах, что усиливает раскачку на этих частотах воздушного столба, заключенного в воздухозаборном патрубке 7

5

0

5

0

5

0

5

0

5

а это усиливает интенсивность звукового излучения, производимого наруж- срезом воздухозаборного патрубка

7в окружающую среду. Наиболее интенсивными являются колебания воздушного столба камеры на низших тангенциальных и радиальных формах колебаний, которые характеризуются ярко выраженными максимумами (пучностями) и минимумами (узлами).

В результате динамических процессов, происходящих в каналах 9 и 10, статический (реальный) срез каналов как бы удлиняется, причем величина этого удлинения составляет О,3D, где D - диаметр трубопровода, в котором транспортируется газовый поток.

8том случае, когда сечение трубопровода имеет не круглую форму, на практике пользуются понятием приведенного диаметра, величина которого составляет 4F/n, где F - площадь попе- речного сечения, П - периметр сечения трубопровода.

Таким образом, каналы 9 и 10 несколько укорочены на величину динамического приращения срезов 11 и 12, т.е. реальные срезы каналов

9и 10 отстоят от плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через центр выпускного окна и ось цилиндрического корпуса i, на величину динамического приращения.

Размещение динамических срезов 1I и 12 и центра вьтускного окна 4 во взаимно перпендикулярных плоскостях, 1 роходящих через ось цилиндрического корпуса 1, когда центр смещен относительно оси корпуса 1, приводит к тому, что не передается энергия низ- щей собственной резонансной формы колебаний воздупшого объема, . зарслю- ченного в камере воздухоочистителя, воздушному столбу, заключенному в патрубке 7, и предотвращается передача этих колебаний из корпуса 1 в патрубок 7, что исключает усиление звукового излучения на этой частоте. Вследствие того, что распределение звукового давления на частоте колебаний, генерируемой горловиной карбюратора, с длиной волны 71 совпадает с длиной разветвляющихся каналов 9 и 10, волна звукового давления на первой тангенциальной форме, распространяясь по каналам 9 и 10 через динамические срезы I1 и 12 навстречу

друг другу, с учетом того, что один из срезов отстоит от центра впускного окна 3 на )/4 L, подходит к центру впускного окна 3 с одинаковой амплитудой, но с противоположными знаками, т.е. в этом случае осуществляется компенсация полей давлений тангенциальной формы колебаний.

Кроме того, дополнительное глушение происходит и-в спектре звуковых давлений, излучаемых срезом воздухо- заборного патрубка 7, и благодаря наличию дефлектора 8 с указанным выше расположением, препятствующего распространению резонансного излучения через патрубок 7.

В случае необходимости уменьшения амплитуд волн звукового давления а первой радиальной форме колебания центр впускного окна 3 должен отстоять от динамического среза одного из каналов на величину, равную 3/8 L. В этом случае на частоте первом

радиальной моды с длиной волны 9i , ук-25 площади впускного окна 3. Следоваладывающейся два раза по длине разветвляющихся каналов 9 и 10, волна звукового давления, распространяясь по разветвляющимся каналам 9 и 10 через срезы 11 и 2, на расстоянии 3/8 L от одного из названных срезов подходит к Центру впускного окна 3 с одинаковой амплитудой, но с противоположными знаками, т.е. с учетом того, что разность длин каналов составляет 0,5 Л , осуществляется компенсация полей давлений названной формы колебаний. Волна давления, идущая по длинному каналу, опаздывает на 1/2 периода по сравнению с волной, идущей по короткому. Вследствие того что длина каналов равна нечетному числу четвертей длины воЛн {3/4 и 5/4 Х), процесс сложения оказывается малочувствительным к настройке каналов. При несимметричном расположении впускного патрубка 7 относительно срезов каналов создаются условия для более интенсивной передачи звуковой энергии через короткую часть канала. В предлагаемой конструкции интенсивность передачи энергии на низких частотах определяется инерцией газа в разветвляющихся каналах 9 и 0, которая определяется формулой цр1

F

где 1 - длина одного из каналов, F - площадь его поперечного сечения.

тельно, скорость потока в каналах равна скорости в патрубке, так как поток разделяется равномерно по кан лам. В этом случае гидравлическое с

30 противление не растет, а акустические характеристики улучшаются.

Таким образом, соответствующее месторасположение выпускного окна 4 срезов 1 и 12 с учетом их динами35 ческих качеств исключает усиление звукового излучения впуска на низши собственных тангенциальных и радиал ных (если это необходимо) колебания воздушного объема, воздухоочистителя

40 Кроме того, часть корпуса 1, ра положенная напротив дефлектора 8, одновременно является как бы частью воздухозаборного патрубка 7, а это делает конструкцию более компактной

45 и менее металлоемкой.

Наличие дефлектора В делает возд хозаборный патрубок 7 как бы частич но размещенным во внутренней полост корпуса 1, т.е. уменьшается длина патрубка 7, консольно закрепленного на корпусе, что повышает вибропрочность конструк.ции в соединении патрубка 7 с корпусом 1.

50

SS

Формула изобре

е н и

758476

СО 2 |ГГ - круговая частота колебаний, р- плотность газа.

- т.е. площадь сечения меньшего

10

15

20

Таким образом, передача энергии характеризуется величиной отношения

по длине канала дефлектора оптимально выполнить меньше площади сечения большего канала. Минимальная передача энергии без увеличения суммарных гидравлических потерь в патТ Т

рубках достигается при -- ,

г J-7

где F, и Fj - поперечное сечение соответственно короткого патрубка 9 и более длинного патрубка 10, а 1, и 1 - длина короткого патрубка 9 и соответственно длина длинного патрубI ПОР1

ка Ш, при этом частные - для

обоих каналов оказываются равными. Кроме того, в предлагаемом устройстве сумма площадей каналов 9 и 10 равна

тельно, скорость потока в каналах равна скорости в патрубке, так как поток разделяется равномерно по каналам. В этом случае гидравлическое сопротивление не растет, а акустические характеристики улучшаются.

Таким образом, соответствующее месторасположение выпускного окна 4 и срезов 1 и 12 с учетом их динамических качеств исключает усиление звукового излучения впуска на низших собственных тангенциальных и радиальных (если это необходимо) колебаниях воздушного объема, воздухоочистителя.

Кроме того, часть корпуса 1, расположенная напротив дефлектора 8, одновременно является как бы частью воздухозаборного патрубка 7, а это делает конструкцию более компактной

и менее металлоемкой.

Наличие дефлектора В делает возду- хозаборный патрубок 7 как бы частично размещенным во внутренней полости корпуса 1, т.е. уменьшается длина патрубка 7, консольно закрепленного на корпусе, что повышает вибропрочность конструк.ции в соединении патрубка 7 с корпусом 1.

SS

Формула изобре

е н и я

цилиндрический корпус с днищем, снабженные соответственно впускным и выпускным окнами, причем последнее расположено со смещением относитель- но оси цилиндрического корпуса, крышку корпуса и фильтрующий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности шумо- глушения, воздухоочиститель снабжен дефлектором, расположенным между корпусом и фильтрующим элементом со стороны впускного окна и образующим со стенками корпуса разветвляющиеся каналы, причем динамические срезы каналов расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через центр выпускного окна и ось ци- линдрического корпуса.

2, Воздухоочиститель по п. 1, о тличающийся тем, что центр впускного окна расположен в плоскос- ти, проходящей через ось цилиндрического корпуса и отстоящей от одного из

Фи&.З

динамических срезов на величину кратную 1/8 L, где L - длина дефлектора.

/ / /

О Фиг.2

з/н

фиг 7

L,d6

Фиг. 8

c

-1

S/8L

Фиъ.П

/. п

Фиг. 13