Глушитель шума впуска двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02M35/12 

Изобретение относится к глушителям шума впуска ДВС и может быть использовано в двигателебтроении в качестве глушителей шума.

Известны реактивные камерные глушители шума впуска двигателей, содержащие расширительные камеры, сообщающиеся между собой, с атмосферой и рабочей полостью цилиндра или кривошипной камерой (в двухтактных карбюраторных ДВС с криво- шипно-камерной системой продувки) через каналы (трубопроводы). Например, такой глушитель описан в 1 и состоит из двух последовательно расположенных расширительных камер, соединенных между собой трубопроводом для прохода воздуха. С одной стороны, глушитель через воздухоза- борную трубу сообщается с атмосферой, а с другой присоединен через патрубок к продувочному насосу двигателя.

Недостатки устройства-аналога:

1)отсутствие специальной настройки трубопровода, соединяющего камеры (подбором его геометрических размеров), исходя из размеров впускного канала (патрубка), соединяющего глушитель с рабочей полостью продувочного насоса, для подавления спектральных составляющих шума, вызванных резонансными явлениями во впускном канале, вследствие чего акустическая эффективность глушителя оказывается невысокой;

2)отсутствие ограничений на размер внутреннего диаметра трубопровода, соединяющего камеры, приводит к прохождению звуковой волны (энергии) указанных резонансных колебаний на радиальных собственных модах трубопровода через глушитель практически без ослабления, что в свою очередь ведет к ухудшению эффективности шумоглушения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является глушитель шума впуска для мотоциклов класса 175 см3, состоящий из двух камер (ресивера и фильтрующей коробки), соединенных двумя одинаковыми трубопроводами. Глушитель сообщается с кривошипной камерой ДВС через впускной канал, образованный впускным патрубком двигателя, воздушным каналом карбюратора и муфтой, с помощью которой глушитель присоединен к карбюратору 2.

Недостатки прототипа состоят в следующем:

1) отсутствует настройка трубопроводов, соединяющих камеры, на подавление составляющих шума на частотах резонансных колебаний во впускном канале двигателя при закрытом впускном окне

посредством целенаправленного подбора длины трубопроводов и площадей их торцевых отверстий, исходя из длины и площади входного отверстия впускного канала двигателя (входного, считая в направлении движения среды во впускной системе). В процессе работы ДВС его впускной орган (клапан или впускное окно) периодически открывается, и воздух через глушитель и

впускной канал поступает в рабочую полость двигателя, например, в кривошипную камеру. При закрытом впускном органе во впускном канале возникают собственные колебания среды, повышающие уровень шума впуска. Этот шум, мало ослабляемый глушителем, выходит в окружающую среду, если не предусмотрены элементы, настроенные на заглушение шума, вызванного собственными колебаниями среды во впускном канале;

2) отсутствует ограничение на внутренний диаметр трубопровода, соединяющего камеры, что приводит к пропусканию глушителем звуковой энергии указанных резонансных колебаний на частотах собственных радиальных мод колебаний воздуха в этом трубопроводе, вследствие чего снижается эффективность шумоглушения.

Целью изобретения является поеышение эффективности шумоглушения на частотах собственных колебаний среды во впускном канале.

Указанная цель достигается тем, что в глушителе впуска ДВС, содержащем последовательно расположенные и соединенные промежуточным трубопроводом камеры, первая из которых впускная, по ходу движения среды, связана с атмосферой посредством впускных трубок или входных

отверстий, выполненных в стенке камеры, а последняя - с рабочей полостью цилиндра ДВС или кривошипной камерой через впускной канал, геометрические параметры конструктивных элементов связаны следующим соотношением:

IK+VST1 +KVST2 (0,8... 1,2)(lK + KvSK),

О)

DT 0,,(2)

где IT длина промежуточного трубопровода;

STI - площадь впускного торцевого отверстия промежуточного трубопровода;

5т2 площадь выпускного торцевого отверстия промежуточного трубопровода;

DT- максимальный размер поперечного сечения промежуточного трубопровода;

SK - площадь входного отверстия впускного канала;

К 0,3,..0,4 - коэффициент, учитывающий присоединенную массу среды того отверстия, на площадь которого под знаком радикала умножается этот коэффициент.

Сопоставительный анализ заявляемого объекта с прототипом показал, что первое отличается новыми признаками, заключающимися в иной связи геометрических пара- метров конструктивных элементов, что дает право сделать вывод о соответствии предлагаемого устройства критерию новизна.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен глушитель шума впу- ска ДВС.

Глушитель шума впуска состоит из корпуса 1, внутри которого размещен воздухофильтр 2 и перегородка 3 с промежуточным трубопроводом 4. Проходное сечение мо- жет быть произвольной формы (например, круглое), изменяющееся или постоянное по длине промежуточного трубопровода, Промежуточный трубопровод 4 имеет впускное 5 и выпускное 6 отверстия. Глушитель через свое выходное отверстие 1 сообщается с впускным каналом 8, для которого отверстие 7 является входным. Впускной канал 8 может содержать воздушный канал карбюратора 9 (в карбюраторных ДВС), а может и не содержать его (например, в дизелях). Поршень 10 изображен в нижней мертвой точке, когда впускное окно 11 закрыто, и кривошипная камера 12 изолирована от впускного канала 8. Глушитель сообщается с атмосферой через впускные трубки (или входные отверстия, выполненные в корпусе) 13. Длина промежуточного трубопровода, площади ST-I и ST2 его впускного 5 и выпускного 6 торцевых отверстий, макси- мальный размер (диаметр) DT его проходного сечения выбраны в зависимости от длины IK впускного канала 8 и площади S его входного отверстия 7 в соответствии с соотношениями

IK+VST7+KV(0,8... 1,2)(1К + К

0) От 0,,(2)

где К- коэффициент, значение которого зависит от местоположения отверстия, на площадь которого под знаком радикала он умножается, Для конструкции, показанной на рисунке, во втором члене левой части уравнения (1) К 0,4, так как отверстие 5 расположено заподлицо с поверхностью перегородки 3, а в третьем члене К 0,3, так как отверстие 6 введено в полость камеры на глубину, большую чем ST2. В правой ча5

0

5

0 5 0 5 0 5

0

5

сти уравнения (1) для изображенной на чертеже конструкции К 0,4, так как входное отверстие 7 впускного канала 8 расположено заподлицо с внутренней поверхностью стенки корпуса 1 глушителя.

Максимальным размером От трубопровода 4 в показанном на фиг. глушителе является диаметр отверстия 5. Длина к впускного канала 8 измеряется по его центральной оси между точками ее пересечения с воображаемыми поверхностями, проходящими через кромки отверстий 7 и 11, и совпадающими по форме с формой внутренних поверхностей тех полостей, которые соединяет впускной канал 8. В случае, представленном на чертеже, обе воображаемые поверхности, вписанные в отверстия 7 и 11, являются цилиндрическими, так как соединяют полости, внутренние поверхности которых в местах соединения с впускным каналом 8 имеют цилиндрическую форму.

Глушитель впуска ДВС работает следующим образом, В течение фазы впуска, когда впускное окно 11 открыто, воздух поступает в глушитель через трубки (отверстия) 13, воздухофильтр 2, промежуточный трубопровод 4 и отверстия 7 во впускной канал 8, а затем через впускной орган (впускное окно 11) - в рабочую полость (например, в кривошипную камеру 12) двигателя. Это движение среды во впускном канале 8 за счет сил инерции продолжается после закрытия впускного окна 11, поэтому во впускном канале 8 около поршня 10 образуется избыточное давление(или разряжение, если наблюдается обратный выброс среды из рабочей полости перед закрытием впускного органа). Под действием избыточного давления (разряжения) во впускном канале 8 при закрытом впускном окне 11, совершаются затухающие собственные колебания среды, которые создают шум высокой интенсивности на частоте четвертьволнового резонанса впускного канала и частично - на первых обертонах. За счет выбора геометрических размеров промежуточного трубопровода 4 в соответствии с соотношениями (1) и (2) создается высокое акустическое сопротивление трубопровода 4 в отверстии 6 вследствие четвертьволновой трансформации малого акустического сопротивления отверстия 5. Высокое входное акустическое сопротивление промежуточного трубопровода 4 в отверстии 6 препятствует прохождению через него звуковой волны на частоте четвертьволнового резонанса впускного канала 8. Аналогично промежуточный трубопровод 4 не пропускает звук на указанных выше обертонах впускного канала.

Так как шум на указанных частотах является обычно доминирующим в спектре шума впуска, то удается получить значительное снижение звуковой мощности, проходящей через глушитель в окружающую среду. Это достигается без введения в глушитель дополнительных шумоглушащих элементов, за счет рационального выбора соответствующих геометрических размеров промежуточного трубопровода, соединяю- щего камеры глушителя.

Изобретение позволяет уменьшить шумовое загрязнение окружающей среды, способствуя тем самым оздоровлению труда и быта человека.

Формула изобретения

1. Глушитель шума впуска двигателя внутреннего сгорания, содержащий впускную с по меньшей мере одним входным отверстием и выпускную с по меньшей мере одним выходным отверстием камеры, соединенные между собой при помощи по меньшей мере одного промежуточного трубопровода с впускным и выпускным отверстиями, и воздухофильтр, размещенный во впускной камере, причем выпускная камера посредством впускного канала соединена с цилиндром двигателя или его кривошипной камерой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности шумоглу- шения на частотах собственных колебаний среды во впускном канале, геометрические параметры конструктивных элементов связаны соотношениями

1к+у5т7+К Г -(0,8... 1.2)(lK +

DT 0,661к,

где IT - длина промежуточного трубопровода;

Si 1 - площадь впускного отверстия промежуточного трубопровода;

5т2 - площадь выпускного отверстия промежуточного трубопровода;

D-r-максимальный размер поперечного сечения промежуточного трубопровода;

IK - длина впускного канала;

SK площадь входного отверстия впускного канала;

0

5

0 5 0

5

0

5

К 0,3...0,4 - коэффициент, учитывающий присоединенную массу среды того отверстия, на площадь которого под знаком радикала умножается коэффициент.

2.Глушитель поп.1,отличающий- с я тем, что промежуточный трубопровод выполнен с постоянным по длине поперечным сечением.

3.Глушитель поп.1,отличающий- с я тем, что промежуточный трубопровод выполнен с переменным подлине поперечным сечением.

4.Глушитель по пп.1-3, отличающий- с я тем, что по меньшей мере одно входное отверстие впускной камеры снабжено впускной трубкой.

5.Глушитель по пп.1-4, отличаю щи й- с я тем, что дополнительно содержит корпус с торцевыми стенками, впускная и выпускная камеры расположены в корпусе и разделены поперечной перегородкой, а промежуточный трубопровод размещен в последней.

6.Глушитель по пп.1-5, отличающий- с я тем, что промежуточный трубопровод расположен в выпускной камере.

7.Глушитель по пп.1-5, отличающий- с я тем, что промежуточный трубопровод расположен во впускной камере.

8.Глушитель по пп.1-7, отличающий- с я тем, что входное отверстие впускной камеры размещено в торцевой стенке корпуса.

9.Глушитель по пп.1-8, отличающий- с я тем, что выходное отверстие выпускной камеры расположено на боковой поверхности корпуса,

10.Глушитель попп.1-9,отл ича ющий- с я тем, что впускная трубка частично расположена во впускной камере.

11.Глушитель по п.п. 1-10, отличающийся тем, что промежуточный трубопровод установлен соосно с корпусом, а его выпускное отверстие расположено в зоне торцевой стенки корпуса.

12.Глушитель по пп.1-1 отличающийся тем, что выпускная камера выполнена с объемом, превышающим объем впускной камеры.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению. Целью изобретения является увеличение эффективности шумоглушения на частотах собственных колебаний среды во впускном канале. Указанная цель достигается тем, что геометрические размеры промежуточного трубопровода 4, соединяющего камеры глушителя, связаны с соответствующими размерами впускного канала 8 двигателя соотношениями IT + VSri + К VST2