Двухконтурный акустоэлектрический глушитель шума

Изобретение относится к устройству для снижения шума, возникающего от работающего двигателя, может быть использовано в прямоточных выхлопных системах транспортных средств, оснащенных двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Двухконтурный акустоэлектрический глушитель шума, содержащий корпус, выполненный из ферромагнитного материала, внутри которого образована расширительная камера, помещенный в цилиндр. Цилиндр жестко крепят к корпусу транспортного средства, а глушитель внутри цилиндра крепят с помощью пружин, работающих на растяжение. На цилиндр наносят многовитковую катушку, выходы которой через выпрямительное устройство и реле-регулятор подключаются к аккумулятору транспортного средства. На торцах расширительной камеры смонтированы входной и выходной патрубки. Расширительная камера разделена на две части перфорированной отверстиями трубой, одним концом соединенная со входным патрубком, другой конец заглушен упорной стенкой. Внутри трубы помещен поршень-клапан из ферромагнитного материала, между ним и упорной стенкой помещена возвратная пружина. На перфорированной трубе размещена дополнительная многовитковая катушка, выходы которой через второе выпрямительное устройство и второе реле-регулятор подключаются к аккумулятору транспортного средства. Техническим результатом изобретения является снижение амплитуды колебаний глушителя как поперечной, так и продольной составляющей, что приводит к снижению акустического шума; за счет динамического изменения внутреннего объема глушителя обеспечивается стабилизация уровня акустического шума глушителя при знакопеременном изменении оборотов ДВС; за счет закрытия выпускного отверстия при выключенном ДВС обеспечивается увеличение срока службы ДВС. 2 ил.

 

Изобретение относится к устройствам, снижающим шум, возникающий от работающего двигателя, может быть использовано в прямоточных выхлопных системах транспортных средств, оснащенных двигателями внутреннего сгорания (ДВС).

Известны глушители выхлопа для ДВС, конструкции которых описаны в патентах РФ №56960, 2511868, 2392532, 2001109126, а также ГОСТ 31328-2006.

Из предшествующего из уровня техники известен многокамерный глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания (патент SU 56960), который содержит цилиндрический корпус с торцевыми стенками, в котором образованы впускная, промежуточная и выпускная камеры, разделенные перегородками, а также соединяющие полости этих камер впускной, выпускной и промежуточные патрубки, по крайней мере, на участке выпускного патрубка которого размещен концентричный резонатор, образованный перфорированным участком выпускного патрубка и цилиндрическим кожухом, охватывающим перфорированный участок выпускного патрубка.

Недостатком этого устройства является то, что при знакопеременном изменении оборотов двигателя внутреннего сгорания не стабилизируется уровень акустического шума глушителя.

Также известен камерный глушитель шума (патент РФ №2511868), который содержит цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, с центральной перегородкой, корпус изнутри облицован звукопоглощающей конструкцией, а центральная перегородка выполнена в виде звукопоглощающего элемента, имеющего остов, который с двух сторон облицован звукопоглощающим материалом, причем остов звукопоглощающего элемента имеет возможность поворота в плоскости, перпендикулярной направлению движения аэродинамического потока, а звукопоглощающая конструкция выполнена из трех слоев звукопоглощающего материала.

Недостатком этого изобретения является сравнительно высокое аэродинамическое сопротивление, что снижает эффективность ДВС, либо приводит к возрастанию расхода топлива.

Также известны глушители, конструкции которых описаны в патенте РФ №2392532, ГОСТ 31328-2006. Указанные конструкции глушителей шума выхлопа для ДВС содержат цилиндрический корпус с торцевыми стенками, в котором образованы впускная, промежуточная и выпускная камеры, разделенные перегородками, а также соединяющие полости этих камер впускной, выпускной и промежуточные патрубки, по крайней мере, на участке выпускного патрубка которого размещен концентричный резонатор, образованный перфорированным участком выпускного патрубка.

Недостатками являются сравнительно низкая эффективность шумоглушения, отсутствие необходимых условий для увеличения срока службы двигателя внутреннего сгорания; ни в одном известном глушителе не используется расширительная камера переменного объема, что не позволяет обеспечить одинаковый уровень снижения шума при изменении числа оборотов двигателя.

В качестве прототипа принят глушитель шума по патенту РФ 2503828, «Акустоэлектрический глушитель шума», класс F01N 00, заявл. 02.03.2012. Глушитель шума, содержащий корпус, внутри которого образована расширительная камера, на торцах которой смонтированы входной и выходной патрубки, разделенная поперечной перегородкой на зоны высокочастотного и низкочастотного снижения шума, внутри смонтирована перфорированная труба, соединяющая входной и выходной патрубки, при этом корпус глушителя, выполненный из ферромагнитного материала, помещен в цилиндр, жестко прикрепленный к корпусу транспортного средства, а глушитель внутри цилиндра прикреплен с помощью пружин, работающих на растяжение, на цилиндре встроена многовитковая катушка, выходы которой через выпрямительное устройство и реле-регулятор подключены к аккумулятору транспортного средства.

Недостатком этого глушителя является то, что конструкция обеспечивает снижение амплитуды поперечных колебаний глушителя, но недостаточно сильно влияет на продольную составляющую разности на входе и выходе глушителя, что сохраняет определенный уровень акустического шума.

Техническим результатом изобретения является снижение уровня акустического ДВС за счет преобразования разности продольной составляющей давления выпускаемых (выхлопных) газов в электрическую энергию; повышение уровня мощности электрической энергии, возвращаемого в систему электропитания ДВС, за счет дополнительного контура акустоэлектрического преобразования; стабилизация уровня акустического шума глушителя при знакопеременном изменении оборотов двигателя внутреннего сгорания, за счет динамического изменения внутреннего объема резонатора; увеличение срока службы двигателя внутреннего сгорания путем улучшения условий хранения двигателя внутреннего сгорания при длительных простоях путем герметизации отверстия магнитным поршнем.

Технический результат достигается тем, что в заявленном устройстве, содержащем корпус, выполненный из ферромагнитного материала, внутри которого образована расширительная камера, помещенный в цилиндр, при этом цилиндр жестко крепят к корпусу транспортного средства, а глушитель внутри цилиндра крепят с помощью пружин, работающих на растяжение; на цилиндр наносят (встраивают) многовитковую катушку, выходы которой через выпрямительное устройство (выпрямительный мост) и реле-регулятор подключаются к аккумулятору транспортного средства, на торцах расширительной камеры смонтированы входной и выходной патрубки, расширительная камера разделена на две части перфорированной отверстиями трубой, одним концом соединена со входным патрубком, другой конец заглушен упорной стенкой, внутри трубы помещен поршень-клапан из ферромагнитного материала, между ним и упорной стенкой помещена возвратная пружина, а на перфорированной трубе размещена дополнительная (вторая) многовитковая катушка, выходы которой через второе выпрямительное устройство (выпрямительный мост) и второе реле-регулятор подключаются к аккумулятору транспортного средства.

Заявленное устройство поясняется чертежами, где на:

фиг. 1 - вариант конструктивного исполнения заявляемого глушителя в статическом состоянии;

фиг. 2 - рисунок, поясняющий стабилизацию уровня акустического шума на минимальном уровне при изменении числа оборотов двигателя.

Конструкция двухконтурного акустоэлектрического глушителя шума выхлопа отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, представленная на фиг. 1, содержит трубопровод 1, демпферный элемент 2, впускной трубопровод 3, пружинящие элементы 4, которые закреплены между корпусом глушителя 5 и цилиндром 6. Цилиндр жестко закреплен к корпусу транспортного средства 19.

Внутри глушитель представляет собой расширительную камеру 7, на левом торце которой смонтирован входной патрубок 8. В расширительной камере смонтирована перфорированная труба 9, вплотную прилегающая к стенкам камеры. Перфорированная труба одним концом соединена с входным патрубком 8, другим - с упорной стенкой 12. Исполнение отверстий перфорированной трубы 9 может быть различным, но предпочтительнее использовать крестообразные (патент РФ на полезную модель №63454), так как крестообразное направление движения потока газов уменьшает продольную составляющую вектора скорости и соответственно скорости истечения газов из выхлопной трубы, уменьшая при этом шум выхлопа. Размеры, количество и взаимное расположение крестообразных отверстий на поверхности решетки определяются с учетом параметров ДВС.

Внутрь трубы с крестообразными отверстиями 10 помещен поршень-клапан, выполненный из ферромагнитного материала, при этом следует учесть, что площадь части поршня, соединенной с отверстием входного патрубка, должна быть больше площади отверстия входного патрубка. Между поршнем-клапаном 11 и входным патрубком 8 размещена возвратная пружина 13. Сверху на перфорированную трубу намотана многовитковая катушка 14 таким образом, чтобы не перекрывать крестообразные отверстия, выводы которой через выпрямительное устройство №2 и реле-регулятор №2 подключены к аккумулятору транспортного средства 18.

Сверху на цилиндр 6 намотана многовитковая катушка 15, выводы которой через выпрямительное устройство 16 и реле-регулятор 17 (из состава транспортного средства) подключены к аккумулятору транспортного средства 18.

Работает двухконтурный акустоэлектрический глушитель следующим образом.

Глушитель шума, изготовленный из ферромагнитных материалов, помещают в цилиндр. При этом цилиндр жестко крепят к корпусу транспортного средства, а корпус глушителя закрепляют с помощью пружинящих элементов, работающих на растяжение, к цилиндру. Внешняя часть входного патрубка глушителя шума крепится к трубопроводной магистрали системы выпуска посредством демпфирующего элемента, выполненного в виде гофрированной трубы из высокотемпературного материала, с целью недопущения поломки трубопроводной магистрали при поперечных колебаниях глушителя. На цилиндр наматывают (закрепляют) многовитковую катушку, в результате чего получается соленоид.

Соленоид представляет собой проволочную катушку цилиндрической формы (Бондарев Б.В. Курс общей физики. Кн. 2: Учеб. пособие - М.: Высшая школа, 2003 г., стр. 148).

Соленоид характеризуют количеством витков N, намотанных на единицу длины l. Каждая пара витков, расположенных симметрично относительно некоторой плоскости, перпендикулярной к оси соленоида, создает в любой точке этой плоскости магнитную индукцию В, параллельную оси. Следовательно, и результирующее поле в любой точке внутри и вне бесконечного соленоида может иметь лишь направление, параллельное оси (Савельев И.В. Курс общей физики. Том 2. - М.: Наука, 1978 г., стр. 142).

FЛ=qVB=qVµ0NI/l, где

FЛ - сила Лоренца;

q-заряд;

V - скорость заряда;

В - магнитная индукция.

Вне соленоида поле отсутствует. Из теоремы о циркуляции и теоремы Гаусса следует, что внутри соленоида В=const. Чтобы найти величину В, надо применить теорему о циркуляции к прямоугольному контуру, одна сторона которого проходит вдоль образующей внутри цилиндра, а другая - вне (фиг. 2): Магнитная индукция внутри соленоида равна (Черноуцан А.И. Краткий курс физики. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002, стр. 107-109):

B=µ0NI/l, где

В - магнитная индукция;

µ0 - магнитная постоянная;

N - количество витков;

I - сила тока;

l - длина соленоида.

Согласно теории Максвелла переменные электрическое и магнитное поля взаимосвязаны и одновременно существуют в пространстве. Там, где есть одно из этих полей, непременно есть и другое поле. При колебаниях глушителя из ферромагнитного материала внутри многовитковой катушки возникает переменное магнитное поле и соответствующее переменное напряжение на зажимах катушки. По катушке течет ток, возникает магнитное поле внутри цилиндра, которое препятствует колебанию глушителя вверх-вниз.

Выхлопные газы, обладающие шумовой энергией газового потока, при реализации рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания (ДВС), подводятся к глушителю по трубопроводной магистрали системы выпуска, распространяются по впускному трубопроводу и поступают в полость впускной камеры глушителя. При этом газы создают акустическое давление за счет столкновения со стенками глушителя, за счет чего происходят его поперечные колебания, которые являются источником акустического шума.

Вторым источником шума является разность давления газов на выходе глушителя (V1) и атмосферным давлением (V2).

ΔV=V1-V2

В описании изобретения «Акустоэлектрический глушитель шума» по патенту РФ №2503828 подробно описаны способы снижения шума за счет снижения вибрации глушителя в поперечной составляющей.

Снижение шума за счет снижения разности давлений газов в продольной составляющей происходит за счет введения второго контура в перфорированной трубе глушителя. Законы акустических и электромагнитных полей действуют так же, как в описании контура №1.

Стабилизация уровня акустического шума глушителя происходит за счет следующего. При выключенном двигателе внутреннего сгорания магнитный поршень-клапан закрывает входные отверстия глушителя за счет воздействия возвратной пружины, упираясь в концы перфорированной трубы (пружина в свободном состоянии).

При запуске и использовании ДВС выхлопные газы воздействуют на поршень-клапан, который перемещается в сторону упорной стенки, сжимая пружину. Последовательно открываются крестообразные отверстия, снижается давление газа в перфорированной трубе, при этом:

ΣSкрестообр.отверстий=Sвх.отверстий+Sвых.отверстий.

При перемещении магнитного поршня-клапана относительно катушки №2 на ее выводах возникает переменное напряжение, которое подается на выпрямительное устройство, реле-регулятор, в аккумулятор транспортного средства.

Также при перемещении магнитного поршня происходит пропорциональное динамическое изменение рабочего объема расширительной камеры глушителя, при этом скорость истечения газов снижается за счет изменения площади проходного сечения глушителя, а резкие (ударные) изменения давления истекших газов демпфируются магнитным полем самоиндукции катушки №2.

На фиг. 2:

Р - давление на выходе ДВС;

W - объем камеры глушителя;

ΔV - разность давлений на выходе глушителя и атмосферным явлением;

N1, N2- число оборотов в минуту (обычный глушитель);

N3, N4 - число оборотов в минуту (двухконтурный акустоэлектрический глушитель шума);

N - число оборотов в минуту;

А - уровень шума, A=f (ΔV).

На фиг. 2(а) представлена зависимость уровня акустического шума от давления от ДВС. Кривая представляет собой функцию от разности давлений на входе и выходе глушителя. При этом общий объем камеры глушителя остается постоянным.

На фиг. 2(б) представлен принцип стабилизации уровня акустического шума. Объем камеры является величиной переменной (вследствие действия поршня-клапана). При увеличении давления на входе двухконтурного акустоэлектрического глушителя объем камеры увеличивается, при этом уровень акустического шума остается постоянным.

Кроме того, при выключенном двигателе внутреннего сгорания расширительная камера закрыта магнитным поршнем-клапаном, что способствует сохранению двигателя в условиях неблагоприятной внешней среды и длительному (сезонному) хранению.

Технико-экономический эффект состоит в том, что за счет использования законов акустических и электромагнитных полей достигается снижение амплитуды колебаний глушителя как поперечной, так и продольной составляющей, что приводит к снижению акустического шума; за счет динамического изменения внутреннего объема глушителя обеспечивается стабилизация уровня акустического шума глушителя при знакопеременном изменении оборотов ДВС; за счет закрытия выпускного отверстия при выключенном ДВС обеспечивается увеличение срока службы ДВС.

Двухконтурный акустоэлектрический глушитель шума, содержащий корпус, выполненный из ферромагнитного материала, внутри которого образована расширительная камера, помещенный в цилиндр, при этом цилиндр жестко крепят к корпусу транспортного средства, а глушитель внутри цилиндра крепят с помощью пружин, работающих на растяжение; на цилиндр наносят многовитковую катушку, выходы которой через выпрямительное устройство и реле-регулятор подключаются к аккумулятору транспортного средства, на торцах расширительной камеры смонтированы входной и выходной патрубки, отличающийся тем, что расширительная камера разделена на две части перфорированной отверстиями трубой, одним концом соединенная со входным патрубком, другой конец заглушен упорной стенкой, внутри трубы помещен поршень-клапан из ферромагнитного материала, между ним и упорной стенкой помещена возвратная пружина, а на перфорированной трубе размещена дополнительная многовитковая катушка, выходы которой через второе выпрямительное устройство и второе реле-регулятор подключаются к аккумулятору транспортного средства.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к морским системам и способам разработки морского нефтяного и газового месторождения. Технический результат заключается в уменьшении шумового загрязнения подводной среды и в уменьшении воздействия на морскую флору и фауну.

Изобретение относится к автомобильной части отделки для подавления шума в транспортном средстве. Заявлена звукоизолирующая часть отделки с акустическими характеристиками масса-пружина со слоем массы и разъединяющим слоем, в которой слой массы состоит из пористого волокнистого слоя и непроницаемого тонкого защитного слоя, причем непроницаемый тонкий защитный слой находится между пористым волокнистым слоем и разъединяющим слоем, и все слои наслоены друг на друга, причем пористый волокнистый слой имеет динамический модуль Юнга (Па), по меньшей мере, (96·AW·t), где AW - удельный вес (г/м2), а t - толщина (мм) пористого волокнистого слоя.

Изобретение относится к промышленной акустике. Звукопоглощающая конструкция включает третий звукопоглощающий слой, выполненный из вспененного звукопоглощающего материала в виде строительной герметизирующей пены и расположенный в пустотах, образованных между первым слоем и вторым слоем.

Изобретение относится к жестким вязкоупругим материалам, которые могут быть использованы для вибропоглощения и звукоизоляции в машиностроении, строительстве и других отраслях промышленности.

Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения. Звукоизолирующая часть отделки содержит одну область с преимущественно звукопоглощающими характеристиками - поглощающую область.

Заявленное изобретение относится к деталям отделки салона транспортных средств, ослабляющим шум. Указанная деталь отделки салона содержит, по меньшей мере, одну изолирующую область со звукопоглощающими характеристиками типа масса-пружина, содержащую, по меньшей мере, один слой, имеющий массу, и развязывающий слой, смежный со слоем, имеющим массу, причем слой, имеющий массу, состоит из пористого волокнистого слоя и барьерного слоя, а барьерный слой расположен между пористым волокнистым слоем и развязывающим слоем и все слои соединены вместе, образуя многослойную структуру, при этом пористый волокнистый слой, по меньшей мере, в изолирующей области имеет динамический модуль продольной упругости, отрегулированный так, что частота излучения равна, по меньшей мере, 3000 Гц.

Изобретение относится к средствам снижения акустических шумов. Шумопоглощающий модуль содержит замкнутую обособленную емкость, образованную стенками несущей оболочки, изготовленной из конструкционных акустических материалов, в которой находится пористое звукопоглощающее вещество, представленное обособленными дробленными фрагментированными звукопоглощающими элементами, изготовленными из отходов, представленных в виде технологически переработанных методом дробления пористых звукопоглощающих структур деталей, демонтированных с утилизируемых технических объектов.

Группа изобретений относится к устройству для звукоизоляции салона автомобиля, предназначенному для размещения между полотном кузовного листа (12) автомобиля и полотном внутренней обшивки (14), системе внутренней обшивки для салона автомобиля и транспортному средству.

Группа изобретений относится к акустике и авиационной технике и предназначена для применения в качестве звукопоглощающей панели. Звукопоглощающая панель для эжекторного сопла содержит наружную обшивку с звукопоглощающими отверстиями, внутреннюю обшивку, звукопоглощающую конструкцию с ячеистой сердцевиной, расположенную между внутренней обшивкой и наружной обшивкой.

Изобретение относится к области шумопонижающих конструкций универсального типа, предназначенных для снижения уровней шума разнообразного типа шумовиброактивных технических объектов.

Изобретение относится к управлению системой впрыска мочевины. Система дозирования мочевины системы последующей обработки выхлопных газов, при этом система содержит: смесительную камеру, содержащую впускное отверстие для мочевины, впускное отверстие для газа и выпускное отверстие; клапан для мочевины, выполненный с возможностью подачи раствора мочевины к впускному отверстию для мочевины; канал потока газа, проходящий от впускного отверстия для газа; газовый клапан, выполненный с возможностью регулирования потока сжатого газа к каналу потока газа и впускному отверстию для газа; датчик давления, выполненный с возможностью измерения давления в месте ниже по потоку от впускного отверстия для газа и впускного отверстия для мочевины; контроллер, функционально соединенный с датчиком давления, клапаном для мочевины и газовым клапаном.

Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен способ и система управления ДВС в которых определяют фактор компенсации топлива (FCF), с помощью которого рассчитывают количество кислородсодержащего топлива, смешанного с дизельным топливом, подаваемым в двигатель.

Предложен способ восстановления дизельного сажевого фильтра (ДСФ) в системе дизельного двигателя, который имеет линию всасывания и линию вывода и рассчитан на подвпрыск или вторичный впрыск определенных количеств топлива в камеру сгорания для повышения температуры выхлопных газов двигателя, при этом на упомянутой линии вывода двигателя расположен дизельный сажевый фильтр (ДСФ), включающий стадии, на которых выявляют неисправное состояние системы двигателя и, если такое неисправное состояние не является опасным, измеряют заряд всасываемого воздуха и, если такой заряд всасываемого воздуха является приемлемым, осуществляют процесс восстановление упомянутого дизельного сажевого фильтра (ДСФ).

Изобретение относится к способу определения качества содержащего аммиак восстановителя, используемого для снижения содержания оксидов азота. Способ определения качества содержащего аммиак раствора восстановителя, используемого для снижения содержания оксидов азота в системе (21) SCR очистки отработавших газов, при котором осуществляют управление работой дозатора (14) для выдачи заранее задаваемого заданного дозируемого количества раствора восстановителя в отработавшие газа двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к способу и устройству для управления каталитическим конвертером SCR транспортного средства. Способ управления каталитическим конвертером SCR транспортного средства содержит этап, на котором используют в качестве эталонного значения выходное значение оцененного датчика азотсодержащих газов путем побуждения выходного значения оцененного датчика сходиться к измеренному значению.

Изобретение относится к системе SCR для очистки выхлопных газов. Способ охлаждения дозатора (250) реагента-восстановителя, после остановки потока выхлопных газов, осуществляется посредством подаваемого в него реагента-восстановителя.

Изобретение относится к способу управления работой дизельного сажевого фильтра. Способ управления работой дизельного сажевого фильтра (15) дизельного двигателя (11), оснащенного сажевым датчиком (18), расположенным на выходе (19) дизельного сажевого фильтра (15), при этом сажевый датчик (18) действует согласно последовательности фаз наполнения сажей, разделенных фазами регенерации.

Изобретение может быть использовано в дизельных двигателях. Дизельный двигатель содержит сажевый фильтр (13), установленный в выпускной магистрали (9) двигателя, и электронный блок (3) управления для управления топливными форсунками (2), ассоциированными с цилиндрами двигателя.

Изобретение относится к способу регулирования системы доочистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания. Способ наблюдения и регулирования функционирования системы доочистки выхлопных газов для двигателя внутреннего сгорания на основе сигнала измерения от датчика на величину параметра, относящегося к оксидам азота (NOx) в выхлопных газах, вытекающих из устройства доочистки выхлопных газов, который составляет часть системы доочистки выхлопных газов, с обнаружением значений амплитуды выдаваемого датчиком сигнала измерения за некоторый период измерения и добавлением восстановителя к выхлопным газам, протекающим в устройство доочистки выхлопных газов.

Изобретение относится к способу, относящемуся к SCR-системам для очистки выхлопных газов. Способ, относящийся к SCR-системам для очистки выхлопных газов, содержит этапы принятия решения относительно потребности, после прекращения потока выхлопных газов, охлаждать дозирующий модуль (250) для восстанавливающего агента, который является частью SCR-системы, посредством восстанавливающего агента, подаваемого в него, и прогнозирования температурного профиля упомянутого дозирующего модуля (250) в качестве основы для принятия решения относительно упомянутой потребности и прогнозирования соответствующим образом того, достигается или нет предварительно определенная температура дозирующего модуля (250) после упомянутого прекращения потока выхлопных газов.

Глушитель // 2565628
Изобретение относится к глушителю для системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: глушитель для системы (2) выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, в частности механического транспортного средства, содержит корпус (3) глушителя, который окружает внутреннюю полость (5) корпуса, по меньшей мере один расположенный во внутренней полости (5) корпуса проводящий отработавшие газы полый элемент (4) полуоболочечной конструкции.
Наверх