Глушитель шума впуска двигателя внутреннего сгорания

 

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

СОЮЗ CQBETCKVIX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л F 02 M 35/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4678178/06 (22) 11.04.89 (46) 07,10.92. Бюл. N 37 (72) Ю,С,Григорьев, С,А.Воркуев, M.B,Êóòóзов, В,В,Тупов и В.С.Геращенко (56) 1,Кане А.Б, "Борьба с шумом всасывания дизелей", Л„Машиностроение, 1969, с,92—

94, 2, Инструкция по эксплуатации мотоцикла "Восход-2", с.41. рис,20, 1975. (54) ГЛУШИТЕЛЬ LLIYMA ВПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) 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 + К Зц + К Л,2 (0,8...1,2)(!к+ KVSj<) и От «0,66lg, где 1т — длина

„„SU „„1767207 А1 трубопровода; ST и S 2 — площадь впускного 5 и выпускного 6 торцевых отверстий трубопровода 4; Dò — максимальный размер поперечного проходного сечения трубопровода 4, например диаметр; к — длина впускного канала 8, считая от впускного органа до отверстия, через которое впускной канал 8 сообщается с камерой глушителя; Я» — площадь входного отверстия 7 впускного канала 8; К вЂ” коэффициент, значение которого в каждом из трех членов первого уравнения выбираются от местоположения того отверстия, на площадь которого под знаком радикала умножается этот коэффициент; К = 0,3, если торцевое отверстие (5,6,7) вместе с соединяющим камеры трубопроводом 4 или впускным каналом 8 (или частью их) введено в полость камеры на глубину, равную или большую квадратного корня из площади этого отверстия; К = 0,4, если это отверстие введено на меньшую глубину или расположено заподлицо с внутренней поверхностью стенки глушителя, 11 з.п,ф-лы, 1 ил.

1767207

Изобретение относится к глушителям шума впуска ДВС и может быть использовано в двигателеьтроении 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 кривошипно-камерной системой йродувки) 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 воздухозаборную 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 шумо глушения, Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является глушитель шума впуска для мотоциклов класса 175 см, з 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

+, +K, (0,8...1,2)(I +K

От 0,66! к, (2) где 1т — длина промежуточного трубопровода, Ят1 — ПЛОщадЬ ВПУСКНОГО тОрцЕВОГО Отверстия промежуточного трубопровода;

S>g — площадь выпускного торцевого отверстия промежуточного трубопровода;

От — максимальный размер поперечного сечения промежуточного трубопровода;

ЗО

45 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, повышаюшие 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 повышение 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: 1767207

DT 0,66!к, (2) где К вЂ” 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 Ят>. В правой ча50

Як — площадь входного отверстия впускного канала;

К = 0,3, 0,4 — коэффициент, учитывающий присоединенную массу среды того отверстия, на площадь которого под знаком 5 радикала умножается этот коэффициент.

Сопоставительный анализ заявляемого обьекта с прототипом показал, что первое отличается новыми признаками, заключающимися в иной связи геометрических пара- 10 метров конструктивных элементов, что дает право сделать вывод о соответствии предлагаемого устройства критерию "новизна".

Сущность изобретения поясняется черте>ком, где изображен глушитель шума впу- 15 ска ДВС.

Глушитель шума впуска состоит из корпуса 1, внутри которого размещен воздухофильтр 2 и перегородка 3 с промежуточным трубоп р оводом 4. П роходное сечение мо- 20 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 25 свое выходное отверстие 7 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 30 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 35 с атмосферой через впускные трубки (или входные отверстия, выполненные в корпусе) 13, Длина промежуточного трубопровода, площади S> и S> его впускного 5 и выпускного 6 торцевых отверстий, макси- 40 мальный размер (диаметр) D его проходного сечения выбраны в зависимости от длины ! к впускного канала 8 и площади S+ его входного отверстия 7 в соответствии с соотношениями 45 ! к+ Sty +К Ят =(08 .. 1 2)(к+К - >к); 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 1к 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 да вл ение (или разряжен ие, если наблюдается обратный выброс среды иэ 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, 1767207

Составитель В,Тупов

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор И.Шулла

Редактор Г,Федотов

Заказ 3534 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

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 5 среду. Это достигается без введения в глушитель дополнительных шумоглушащих элементов, за счет рационального выбора соответствующих геометрических размеров промежуточного трубопровода, соединяю- 10 щего камеры глушителя.

Изобретение позволяет уменьшить шумовое загрязнение окружающей среды, способствуя тем самым оздоровлению труда и быта человека. 15

Формула изобретения .1, Глушитель шума впуска двигателя внутреннего сгорания, содержащий впускную с по меньшей мере одним входным отверстием и выпускную с llo меньшей мере 20 одним выходным отверстием камеры, соединенные между собой при помощи по меньшей мере одного промежуточного трубопровода с впускным и выпускным отверстиями, и воздухофильтр, размещенный во 25 впускной камере, причем выпускная камера посредством впускного канала соединена с цилиндром двигателя или его кривошипной камерой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности шумоглу- 30 шения на частотах собственных колебаний среды во впускном канале, геометрические параметры конструктивных элементов связаны соотношениями

35 ! к + Srg + К Szg =(0,8... 1,2) (!к + К SK), От 0,66!к, 40 где IT — длина промежуточного трубопровоS - — площадь впускного отверстия промежуточного трубопровода;

ST — площадь выпускного отверстия промежуточного трубоп ровода;

От — максимальный размер поперечного сечения промежуточного трубопровода;

4 — длина впускного канала;

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 коэффициент.

2, Глушитель по п,1, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что промежуточный трубопровод выполнен с постоянным по длине поперечным сечением.

3, Глушитель по п,1, отл и ч а ю щи йс я тем, что промежуточный трубопровод выполнен с переменным по длине поперечным сечением.

4. Глушитель по пп,1 — 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что по меньшей мере одно входное отверстие впускной камеры снабжено впускной трубкой.

5. Глушитель по пп 1 — 4, отл ича ю щи йс 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, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что промежуточный трубопровод расположен в выпускной камере.

7. Глушитель по пп.1-5, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что промежуточный трубопровод расположен во впускной камере.

8. Глушитель по пп.1 — 7, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что входное отверстие впускной камеры размещено в торцевой стенке корпуса, 9, Глушитель по пп.1 — 8, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что выходное отверстие выпускной камеры расположено на боковой поверхности корпуса, 10, Глушитель по пп,1 — 9,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что впускная трубка частично расположена во впускной камере.

11. Глушитель по п,п. 1 — 10, о т л и ч а юшийся тем, что промежуточный трубопровод установлен соосно с корпусом, а его выпускное отверстие расположено в зоне торцевой стенки корпуса, 12, Глушитель по пп.1-11, о т л и ч а юшийся тем, что выпускная камера выполнена с объемом, превышающим объем впускной камеры.