ГЛУШИТЕЛЬ АКТИВНОГО ТИПА ДЛЯ АВТОТРАКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
SILENCER OF ACTIVE TYPE FOR MOTOR-AND-TRACTOR ENGINES

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к двигателестроению, и может быть использовано в системах впуска и выпуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС) для активного подавления шума.
Пассивные глушители традиционно используются для сокращения уровня звука, распространяющегося по трубам или каналам. Пассивные глушители обычно имеют перегородки, расширительные камеры или адсорбирующий материал и достаточно хорошо заглушают высокие и средние частотные составляющие шума, но в низкочастотном диапазоне (ниже 500 Гц) они слабо эффективны. В тоже время пассивные глушители зачастую создают неприемлемо большое сопротивление потоку газов проходящих через них, в результате этого теряется эффективность работы вентиляционных установок, снижается мощность двигателя и т.д.
В общем спектре излучения шума выхлопа ДВС наиболее высокие амплитуды наблюдаются в низкочастотном диапазоне. Для того чтобы пассивные глушители эффективно работали в этом диапазоне необходимо применение дорогостоящих материалов или существенное увеличение габаритов последних. Этих недостатков лишены глушители активного типа.
Известен глушитель активного типа (описание к патенту СА №2147209, МПК 6 G10K, 11/178). Глушитель активного типа содержит корпус, включающий фронтальную часть, в которой устанавливаются входной датчик (например, микрофоны) и пассивный глушитель адсорбционного типа, и тыловую часть, в которой расположены активные динамики (симметрично друг к оси глушителя) и датчик ошибки, осуществляющий обратную связь. Входное отверстие располагается во фронтальной части корпуса, выходное - в тыловой части.
Недостатками известного устройства является низкий ресурс динамика вследствие воздействия высоких температур и взаимодействия с потоком газов, а также низкий уровень шумоподавления из-за интерференции звуковых волн, создаваемых активными динамиками, установленными симметрично оси корпуса с целью гашения нежелательных вибраций.
Задача изобретения - создание глушителя активного типа, активные органы которого совместимы с условиями выхлопных систем ДВС и который может быть включен в массовое производство автотранспортных средств.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы глушителя активного типа и увеличение ресурса работы динамика.
к
к
Технический результат достигается тем, что в глушителе активного типа для автотракторных двигателей, содержащем размещенный в корпусе управляемый динамик, последний обращен диффузором к фронтальной части корпуса и установлен на опорной пластине, с образованием зазора между корпусом и диффузором не менее (0,2-0,15)·d, где d - внутренний диаметр корпуса, при этом с тыльной стороны динамик снабжен кожухом, выполненным с возможностью соединения его внутренней полости с впускным коллектором двигателя.
Как правило, в спектре шума выхлопа преобладающей является первая гармоника с наибольшей амплитудой. Для достижения максимального эффекта ослабления необходимо, чтобы сгенерированный сигнал обладал одинаковой с ней амплитудой и находился в противофазе. Размещение активного динамика соосно оси корпуса повышает эффективность шумоподавления за счет генерации звуковых волн, противоположных по направлению движения потока газов, и изменения направления этого потока в дальнейшем.
Известно, что колебания давления во впускном и выпускном коллекторе двигателей происходят практически в противофазе. При работе активный динамик фронтальной частью образует сигнал, который должен аннулировать шум выхлопа, одновременно тыльной стороной генерирует обратный сигнал в противоположном направлении. Эти обратные сигналы используются для активного подавления шума, образуемого процессом впуска, посредством соединения полости между тыльной стороной динамика и кожухом с впускным коллектором двигателя. Длина соединительного патрубка определяется экспериментально для достижения наилучших результатов глушения.
к
к
При выполнении глушителя необходимо обеспечить зазор между корпусом и диффузором не менее (0,2-0,15)·d, где d - внутренний диаметр корпуса. Это обусловлено оптимальностью потерь давления в глушителе, не приводящих к существенному снижению мощности двигателя.
На схеме изображен общий вид глушителя активного типа для автотракторных двигателей.
Глушитель активного типа содержит корпус, состоящий из фронтальной 2 и тыловой 6 частей, динамика 4, подвес 11 которого выполнен в виде гофрированной металлической мембраны, а диффузор 12 покрывается тонким слоем полимерной пленки, устойчивой к воздействию высоких температур, располагающегося на опорной пластине 3 и снабженного кожухом 5, входного датчика 1 и датчика ошибки 7, блока управления 8 и отвода 9, соединяющего полость 10 между тыловой частью динамика и защитным кожухом с впускным коллектором двигателя (не показан).
Глушитель активного типа работает следующим образом.
Шум, создаваемый потоком газов при выхлопе ДВС, улавливается входным датчиком 1, который поставляет сигналы к блоку управления, где сигнал инвертируется, усиливается и подается через усилитель в активный динамик 4. Сигнал, подаваемый в динамик, должен создавать звуковую волну, равнозначную шуму по амплитуде, но противоположную по фазе, вследствие чего происходит интерференция и аннулирование волн. Датчик ошибки 7 необходим для корректировки сигнала активного динамика 4, при возникновении нежелательной обратной связи между динамиком 4 и входным датчиком 1. Через отвод 9 звуковые колебания, образуемые тыльной стороной динамика, передаются во впускной коллектор двигателя.