ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ВЫПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для снижения уровня шума отработанных газов в качестве глушителя шума выпуска двигателя внутреннего сгорания.
Известен глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (патент РФ №2282730, кл. F01N 1/24, опубл. в 2006 г), содержащий корпус с передней и задней торцевыми стенками и с впускным и выпускным патрубками, поперечные перегородки, разделяющие корпус на камеры, и две цилиндрические перфорированные трубы.
Известное устройство имеет сложную конструкцию и недостаточную эффективность в работе, поскольку параметры составляющих глушителя и параметры перфорации не связаны с параметрами впускного патрубка.
Задачей настоящей полезной модели является разработка глушителя, обеспечивающего возможность регулирования параметров шумоглушения при простой конструкции глушителя.
Технический результат состоит в повышении эффективности звукоподавления глушителя в широком диапазоне звуковых частот при низком противодавлении.
Результат достигается тем, что в глушителе шума выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с передней и задней торцевыми стенками и с впускным и выпускным патрубками, поперечные перегородки, разделяющие корпус на камеры, и две цилиндрические перфорированные трубы, отличающийся тем, что три поперечные перегородки делят корпус на четыре камеры, впускной патрубок расположен в первой камере и продлен во вторую камеру, выпускной патрубок расположен в четвертой камере и продлен в третью камеру, цилиндрические перфорированные трубы выполнены как перепускные, диаметр впускного патрубка d, площадь поперечного сечения впускного
патрубка s, длина корпуса L=(7-25)d, площадь поперечного сечения корпуса S=(8-15)s, объем первой камеры, ограниченный передней торцевой стенкой, первой поперечной перегородкой и впускным патрубком, заполнен звукопоглощающим материалом, и тем, что длина первой камеры L1=(0,3-0,6)L, длина второй камеры L2=(0,18-0,33)L, длина третьей камеры L3=(0,14-0,26)L, длина четвертой камеры L4=(0,07-0,12)L, и тем, что выходной парубок и перепускные трубы выполнены диаметром d1=(0,5-1,3)d, и тем, что впускной патрубок в первой камере глушителя имеет перфорацию на длине L1 с коэффициентом отношения суммарной площади отверстий к общей внутренней площади поверхности трубы на заданном участке k=0,1-0,26, впускной патрубок продлен во второй камере на расстояние (0,3-0,8)L2, и тем, что первая перепускная труба соединена с первой перегородкой и расположена во второй, третьей и четвертой камерах, причем, во второй камере в ней выполнена перфорация на длине L2 с коэффициентом k, в третьей камере в ней выполнена перфорация на участке (0,16-0,26)L3 с центром перфорированного участка на расстоянии (0,3-0,35)L3 от третьей перегородки, в четвертой камере она продлена на расстояние (0,25-0,35)L4 от третьей перегородки, и тем, что вторая перепускная труба соединена со второй перегородкой и расположена в третьей и четвертой камерах, причем, в третьей камере в ней выполнена перфорация на длине L3 с коэффициентом k, в четвертой камере она продлена на расстояние (0,25-0,35)L4 от третьей перегородки, и тем, что выходной патрубок расположен в четвертой камере и продлен в третью камеру на расстояние (0,1-0,2)L3 от третьей перегородки, и тем, что перегородки между камерами выполнены без перфорации, и тем, что композитный звукопоглощающий материал в первой камере выполнен в виде стеклянного волокна и/или базальтового волокна, и/или полимерной пленки.
Блок-схема глушителя приведена на чертеже, где изображены: корпус 1, передняя торцевая стенка 2, задняя торцевая стенка 3, впускной патрубок 4, выпускной патрубок 5, первая перегородка 6, вторая перегородка 7, третья перегородка 8, первая камера 9, вторая камера 10, третья камера 11, четвертая камера 12, первая перепускная труба 13, вторая перепускная труба 14, звукопоглощающий материал 15, перфорация 16 патрубка 4, перфорация 17 трубы 13, перфорация 18 трубы 13, перфорация 19 трубы 14.
Действие глушителя основано частично на принципе поглощения звуковой энергии и превращения ее в тепловую энергию, частично на принципе акустического фильтра, при котором постоянная составляющая газового потока беспрепятственно пропускается в окружающую среду, а энергия пульсации гасится за счет отражения и интерференции падающих и отраженных волн. Шумовой сигнал выпуска двигателя является широкополосным и содержит акустические колебания практически во всем слышимом частотном диапазоне, который можно условно разбить на поддиапазоны - низкочастотный, средне- и высокочастотный. Для эффективного подавления шума в каждом диапазоне применяются различные конструктивные элементы. Поступающие на вход глушителя звуковые волны частично отражаются и частично проходят во впускной патрубок 4, перфорированная часть 16 которого вместе с первой камерой 9, заполненной поглощающим материалом 15, образуют диссипативный элемент шумоглушения, хорошо поглощающий звуковые колебания в средне- и высокочастотном диапазоне. Акустическая эффективность его работы зависит от свойств набивки (звукопоглощающего материала 15), а также от размеров камеры 9. Увеличение диаметра камеры при неизменном диаметре впускного патрубка 4 повышает эффективность преимущественно в среднечастотном диапазоне, а увеличение длины L1 камеры 9 повышает эффективность во всем диапазоне частот.
После первой камеры 9 газовый поток поступает во вторую камеру 10, которая вместе с частью впускного патрубка 4, расположенной во второй камере 10, образуют акустический элемент шумоглушения - расширительная камера, которая эффективно работает в низко- и среднечастотном диапазоне. Эффективность работы камеры 10 можно настраивать за счет изменения ее длины L2, глубины вхождения впускного патрубка 4 и глубины вхождения выходного патрубка, которым для второй камеры 10 является первая перепускная труба 13, расположенная во второй камере 10. Трансмиссионные потери камеры 10 имеют вид широких чередующихся полос заглушения и пропускания (на частотах резонанса). Уменьшить провалы заглушения можно за счет размещения среза впускного патрубка 4 в узлах низших собственных форм акустических резонансов камеры. Вторая камера 10 вместе с перфорированной частью 17 перепускной трубы 13 одновременно образуют другой акустический элемент шумоглушения - резонансная камера. Ее акустическая эффективность находится в полосе частот, положение и ширина которой определяется объемом камеры 10 и параметрами перфорации 17 (диаметр отверстий, коэффициент перфорации).
Далее газовый поток проходит через первую перепускную трубу 13 в четвертую камеру 12 и частично через перфорацию 18 - в третью камеру 11. Четвертая камера 12 вместе с частью первой перепускной трубы 13 и второй перепускной трубы 14 образуют расширительную камеру, акустическая эффективность которой может настраиваться в низко- и среднечастотном диапазоне за счет изменения длины четвертой камеры L4 и глубины вхождения первой и второй перепускных труб 13 и 14 в четвертую камеру 12.
Часть первой перепускной трубы 13 с перфорацией 18, а также часть второй перепускной трубы 14 с перфорацией 19, расположенные в третьей камере 11, образуют резонансную камеру. Частотная настройка
этой резонансной камеры осуществляется за счет изменения длины камеры L3, а также параметров перфорации 18 и 19.
Одновременно третья камера 11 вместе с перфорированными частями 18 и 19 перепускных труб 13 и 14, а также выпускным патрубком 5 образует последний акустический элемент шумоглушения - расширительная камера. Частотная настройка этой камеры осуществляется за счет изменения длины третьей камеры L3, а также глубины вхождения выпускного патрубка 5 в третью камеру 11.
Противодавление, создаваемое глушителем, определяется суммарными потерями по мере прохождения газового потока отдельных элементов и может регулироваться суммарной площадью перфораций 16, 17 и 18 и изначально задаваться с минимальным значением.
Таким образом, по мере прохождения через глушитель газовый поток последовательно проходит через несколько элементов шумоглушения, каждый из которых работает в своем диапазоне частот, а все вместе они перекрывают весь спектр шума выпуска. Причем за счет изменения отдельных параметров каждого элемента шумоглушения можно оптимально подобрать акустическую эффективность работы всего глушителя, в зависимости от спектрального состава шума выпуска конкретного двигателя.
Таким образом, полезная модель позволяет повысить эффективность звукоподавления глушителя в широком диапазоне звуковых частот при низком противодавлении.