Воздухоочиститель двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02M35/14 

Фцг.1

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

Известен воздухоочиститель автомобили BA3-21G8C13, содержащий корпус, выполненный в виде кругового цилиндра и днища, снабженный соответственно впускным и выпускным окнами, крышку корпуса и фильтрующий элемент. В известном устройстве, с целью снижения шума впуска, центры впускного и выпускного окон расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через ось цилиндра, причем центр выпускного окна смещен относительно оси цилиндра.

Известно, что эффективность шумогпу- шения системы впуска прямо зависш от объема камеры воздухоочистителя, дпппы воздухозаборного патрубка, а также от взаимного расположения элементов воздухоочистителя. В известной конструкции псе названные критерии учтены, а расположение элементов оптимизировано с целью достижения максимальной эффективности шумоглушения.

К недостаткам известного воздухоочистителя следует отнести взаимосвязь размещения впускного и выпускного окон, что D ряде случаев ограничивает применение воздухоочистителя на конкретном транспортном средстве по целому ряду причин, например, из соображений общей компоновки моторного отсека, где размещен воз- духоочи ститель.

Особенно этот недостаток характерен для микролитражных автомобилей, у которых объем мотоотсека незначительный, что делает практически невозможным применение воздухоочистителя с бопьшегаи армт- ной камерой, длинным пат рубкоч и жесткой взаимосвязью впускного и выпускного окон, ввиду неизбежного втыка в какой либо элемент моторного отсека. Например, известное устройство, по названным выше причинам, не удалось применить н образцах микролитражного автомобиля ВЛЗ-111 Ока.

В качестве прототипа выбран воздухоочиститель для двигателя внутреннего сгорания 2.

Известное устройство содержит цилиндрический корпус с днищем, снабженные соответственно впускным и выпускным окнами, причем последнее расположено со смещением относительно оси цилиндрического корпуса, крышку корпуса и фильтрующий элемент.

В известном устройстве, с целью повышения эффективности шумоглушения, воздухоочиститель снабжен дефлектором, расположенным между корпусом и фильтрую- . щим 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 цилиндрического корпуса и отстоящей от одного из

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

Такое конструктивное решение позволяет как бы вдвинуть часть воздухозаборного патрубка внутрь корпуса

5 воздухоочистителя. Этим обеспечивается компактность конструкции при улучшенном шумозаглушении, а оптимизация размещения срезов каналов относительно выпускного окна обеспечивает дополнительный

0 эффект шумоглушения.

Недостатком известного технического решения является следующее.

Пульсация воздушного потока и звуковое давление в образованном канале между

5 дефлектором и корпусом распространяются . в гпадком канале (волноводе), вызывая его резонансное излучение. В связи с тем, что в нем (канале) практически отсутствуют активные потери, исключается эффективное

0 демпфирование его резонансных колебаний, требующее наличия активных рассеи- вателей звуковой энергии.

Кроме того, при одних и тех же габаритах корпуса и фильтрующего элемента воз5 духоочистителя установка дефлектора в зону подсоединения патрубка к фильтру за- ужает канал подачи воздуха в воздухоочиститель, т.к. дефлектор устанавливается в прототипе на некотором расстоянии от

0 фильтрующего элемента. Это соответственно может вызвать рост гидравлических сопротивлений впускного тракта и соответствующее ухудшение динамических и токсических показателей ДВС. К йедостат5 кам прототипа следует отнести также необходимость изготовления деталей дефлектора, его сборку с элементами корпуса (сварка), что вызывает введение дополни- тельных трудовых затрат,

0 Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение эффективности шумоглушения,

С этой целью в известном воздухоочистителе, содержащем цилиндрический кор5 пус с впускным окном, днище корпуса с выпускным окном, размещенным с эксцентриситетом относительно оси корпуса, установленный в корпусе фильтрующий элемент с перфорированной обечайкой и дефлектор, установленный в корпусе со стороны впускного окна и образующий со стенками корпуса разветвляющиеся каналы, сходящиеся к впускному окну, центр которого расположен в плоскости, проходящей через ось цилиндрического корпуса и отстоящей от срезов каналов на величину, кратную 1/8 длины дефлектора, согласно изобретению, дефлектор образован участком обечайки, выполненным сплошным. Кроме того, с целью обеспечения однозначного взаимно- го расположения корпуса и дефлектора, фильтрующий элемент и корпус снабжены элементами взаимной ориентации.

Таким образом, в заявляемом устройстве образованный канал (волновод) пред- ставляет собой систему с параллельно подключенной активной фрикцией (часть фильтрующего элемента, находящаяся в зоне нсперфорированной обечайки), которая способна эффективно демпфировать (рас- сеивать) резонансные звуковые колебания в указанном канале (преобразовывать звуковую энергию в тепловую). Кроме того, в заявляемом устройстве отсутствует элемент, загромождающий впускной тракт, что улучшает динамические, экономические и токсические показатели двигателя. При этом упрощается конструкция в целом,

Из сказанного следует вывод о наличии в предлагаемом техническом решении кри- терпя существенные отличия в сравнении с известными ранее конструкциями.

На фиг. 1 показан воздухоочиститель в поперечном разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на Фиг. 1; на фиг. 3 - объемное изображение фрагмента воздухоочистителя; на фиг. 4 -- часть продольного сечения воздухоочистителя; на фиг. 5-эпюра низшей собственной формы колебаний воздушного объема, заключенного в камере воздухоочистителя; на фиг. 6 - воздухоочиститель, поперечный разрез (центр впускного окна отстоит от одного из динамических срезов на величину, равную 1/4L, где L- длина дефлектора); на фиг. 7 - эпюра распределения звукового давления на частоте колебаний, генерируемой горловиной карбюратора, с длиной вол- ны, совпадающей с длиной разветвляющихся каналов; на фиг. 8 - распределение звукового давления в канале, динамический срез которого отстоит от центра впускного окна на величину 1/4L; на фиг. 9 - распределение звукового давления в канале, динамический срез которого отстоит от центра впускного окна на величину 3/4L; на фиг. 10 - воздухоочиститель, в котором центр опускного окна отстоит от одного 13 динамических срезов на величину, равную 3/8L; на фиг. 11 - эпюра распределения звукового давления на частоте первой радиальной моды с длиной волны Я, укладывающейся два раза по длине разветвляющегося канала; на фиг. 12 - эпюра распределения звукового давления в канале, динамический срез которого отстоит от цен- . тра впускного окна на 3/8L; на фиг. 13 - эпюра распределения звукового давления в канале, динамический срез которого отстоит от центра впускного окна на 5/8L

Воздухоочиститель содержит цилиндрический корпус 1 с впускным окном 2, днище 3 которого с выпускным окном 4, размещенным с эксцентриситетом относительно оси СС корпуса 1, крышку5 корпуса, воздухозаборный патрубок 6, установленный в корпусе 1, фильтрующий элемент с перфорированной обечайкой 8 и дефлектор 9, представляющий собой сплошной участок обечайки 8, установленный в корпусе 1 со стороны впускного окна 2 и образующий со стенками корпуса разветвляющиеся каналы 10 и 11, сходящиеся к впускному окну 2, центр которого расположен в плоскости ВВ, проходящей через ось СС цилиндрического корпуса и отстоящей от срезов 12, 13 каналов 10, 11 на величину, кратную 1/8 длины дефлектора 9. Длч обеспечения однозначного взаимного расположения корпуса 1 и дефлектора 9 фильтрующий элемент и корпус 1 снабжены элементами 14 взаимной ориентации, технически выполненными известными способами (например, нанесение краской рисок и т.д.).

Работает устройство следующим образом,

При работе двигателя внутреннего сгорания в момзнт открытия -- закрытия впуск- ных клапанов и в самом процессе изменения объемов цилиндров возникает переменная составляющая объемного расхода воздуха, что приводит к раскачке воздушных объемов, заключенных в определенных элементах труб, и объемов системы впуска, Воздушные объемы в отдельных элементах системы обладают определенными частотными характеристиками (частотами собственных колебании), трзнс- формирую;ц .- ч подводимое силовое поз- дейстзме г соответствии со своими частотными характеристиками, и Е конечном итоге определяют звуковое излучение, производимое непосредственно наружным срезом воздухозаборного патрубка 6.

Объем воздушного столба, заключенного з еоздуоочистителе, можно рассматривать .. распределенную (по объему} массу, облзд |Ощую определенными упругими, инерционными и дисснпзтивными характе- ри.стх.; ;;-;-,, Подвод возбуждения к ятой массе осу г/стйляется как через выпускное

окно А, так и через срезы 12, 13 каналов 10, 11, соединенных с создухозаборным патрубком, Вследствие названного возбуждения, воздушный объем заполняющий воздухоочиститель, начинает совершать колебания на своих еобстпенных частотах, что усиливает раскачку на этих частотах воздушного столба, заключенного п поздухоза- борном патрубке 6, а это усилппзет интенсивность звукового излучения, производимого наружным срезом воздухпляДюр-- ного патрубка 6 в окружающую спеду, Наиболее интенсивными являются кол об т- ния воздушного столба камеры из низших тангенциальных и радиальных формах колебаний, которые характеризуются ярко r uраженными максимумами (пучнастпми) ц минимумам (узлами),

Расположение центра впускного очмя 2 в плоскости F3B проходящей через ось СС цилиндрического корпуса 1 и отстоящий от срезов 12, 13 каналов 10, 11 на величину кратную 1/8 длины дефлектора и размещение центра О выпускного окна 4 с эксцентриситетом относительно оси корпуса приводит к тому, что не передается snepi ия низшей собственной резонансной формы колебаний воздушного объема, заключен ного в камере воздухоочистителя, воздушному столбу, заключенному в патрубке 6 и предотвращается передача этих колебаний из корпуса 1 в патрубок 6, что исключает усиление звукового излучения на этой частоте (см. фиг, 4, 5).

В заявляемом устройстпе, как и в прототипе, решена проблема исключения усиления звукового излучения впуска на низших собственных тангенциальных и радиальных (если это необходимо) колебаниях воздушного объема воздухоочистителя (см. фиг. 6, 7, 3, 9, 10) путе.м оптимизации взаимного расположения центров Етуокногп 2 м выпускного 4 окон, динамических срезов 12, 13 каналов 10, 11 и длин каналов. Но в отличии от прототипа здесь дополнительно оптимизирован следующий элемент (за камерой воздухоочистителя) передачи шума впуска в окружающую среду - система впускных каналов 10, 11 и 6 за счет того, что ойрэзозан- ные дефлектором 9 каналы 10, 11 имеют параллельно подключенную активную фракцию (часть фильтрующего элемента 7, находящаяся в зоне неперфорироианяой обечайки 8), которая эффективно демпфирует (рассеивает) резонансные звуковые колебания в каналах (преобразует звуковую энергию в тепловую), таким образом пооы- шается эффективность шумоглушения в воздухоочистителе.

Одновременно с этим выполнение дефлектора в виде сплошного участка обе«ай- кп позволяет упростить конструкцию воздухоочистителя, так как в этом случае

дефлектор образован частью штатного элемента воздухоочистителя. Перенесение дефлектора из зоны, ограниченной внешней боковой поверхностью фильтрующего элемента и смежной с ней поверхностью корпу0 са воздухоочистителя, позволяет

уменьшить гидравлическое сопротивление

на входе в корпус воздухоочистителя, так

как исключается зажим сечения в этой зоне.

В предлагаемом устройстве положение

5 фильтрующего элемента 7 в корпусе 1 воздухоочистителя однозначно, для чего на корпусе и фильтрующем элементе выполняются элементы 14 взаимной ориентации. Технико-экономическое обоснование и

0 описание noei- мущестЕя заявляемого устройства и сравнении г. опзовым объектом.

Заявляемый воздухоочиститель предназначен преимущественно для легковых аятомобитей-особо малого класса, Конст5 рукция отличается ппоспотой, компактностью, высокой эффективностью. Пропмущр.стм заявляемого устройства по срз нпни1 о протмптом изложены выше.

Особо нужно подчеркнуть, что улучшаются 0 axvcrHi e 7 .г; качества воздухоочистителя,

поскольку п :1, япляеио.ч устройстве канал, образованный дефлектором со стенками корпуса, представляет собой систему с параллельной подключенной активной Фрзк5 цм м 1, которая способна эффективно домпфиропчгь (рассеивать) резонансные звуковые колебания з указанном канале.

Кроме того, в заявляемом устройстве не требуется введение дополнительного эле0 мента в отличие от прототипа и таким образом исключается рост материалоемкости. Заявляемое устройство более технологично в изготовлении, так как отсутствует дополнительная деталь, а изготовление частично

5 неперфорированной обечайки не представляет никаких сложностей (в перфораторе удаляется часть пуансонов).

Формула и з о О о е т е н и я

1. Воздухоочиститель двигателя внут0 раннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус с впускным окном, днище

корпуса с выпускным окном, размещенным с эксцентриситетом относительно оси корпуса, установленный в корпусе фильтрую5 щий элементе перфорированной обечайкой и дефлектор, установленный в корпусе со стороны впускного окна и образующий со стенками корпуса разветвляющиеся каналы, сходящиеся к впускному окну, центр которого расположен в плоскости,

проходящей через ось цилиндрического корпуса и отстоящей от срезов каналов на величину, кратную 1/8 длины дефлектора, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения эффективности шумоглушения, дефлектор образован участком обечайки, выполненным сплошным.

2. Воздухоочиститель по п. отличающийся тем, что, с целью обеспечения однозначного взаимного расположения корпуса и дефлектора, фильтрующий элемент и корпус снабжены элементами взаимной ориентации.

Использование: преимущественно легковые автомобили особо малого класса. Сущность изобретения: воздухоочиститель содержит цилиндрический корпус 1 с впускным окном 2, днище корпуса с выпускным окном 4, размещенным с эксцентриситетом относительно оси С-С корпуса 1, крышку корпуса, воздухозаборный патрубок 6, установленный в корпусе 1 фильтрующий элемент 7 с перфорированной обечайкой и дефлектор, представляющий собой сплошной участок обечайки, установленный в корпусе 1 со стороны впускного окна 2 и образующий со станками корпуса разветвляющиеся каналы 10 и 11, сходящиеся к впускному окну 2, центр которого расположен в плоскости В-В, проходящей через ось С-С цилиндрического корпуса и отстоящей от срезов каналов 10 и 11 на величину, кратную 1/8 длины дефлектора. 1 з.п. ф-лы. 13 ил.

ST.

Фиг. 2

ФИГ.З

ФЗГГ.4

Й1Г.6

Г ТТГххПШ х

i.JjJi XXlii jjj X

Ф ,т.О

АЛ

гптпУ

3ЛЛ

ЙГ.П

SSIT.7

олг.9

IJT/

я

л