Система впуска поршневого двигателя внутреннего сгорания
RECIPROCATING INTERNAL COMBUSTION ENGINE INTAKE SYSTEM

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания (далее ПДВС), оборудованным техническими средствами снижения шума, генерируемого его системой впуска (шум впуска) и являющейся одним из доминирующих источников их акустического (шумового) излучения. Техническое решение по изобретению предназначено, преимущественно, для ПДВС в составе силовых агрегатов автотранспортных средств, к которым предъявляются жесткие экологические (токсичность, расход топлива, шум) мощностные, стоимостные и габаритные ограничения (в основном, из-за проблем их стесненной компоновки в подкапотных пространствах моторных отсеков). В это же время изобретение может находить самое широкое применение и в стационарных энергетических установках, оснащенных ПДВС, а также в другого типа поршневых машинах (компрессорах, насосах).
Для подавления резонансных пульсаций газа в впускной системе ПДВС (пульсирующего рабочего процесса всасывания воздуха в цилиндры ПДВС, осуществляемого через воздуховодные и воздухоочистительные составные конструктивные элементы системы впуска ПДВС) и уменьшения сопровождаемого (вызываемого) ими звукового (шумового) излучения в окружающую среду, производимого через открытые концевые трубопроводные срезы воздухозаборного патрубка воздухоочистителя системы впуска (аэродинамический шум), а также производимого акустического излучения вибрирующими стенками корпусных элементов системы впуска (структурный корпусной шум) - известны и применяются на практике самые разнообразные шумоподавляющие технические устройства:
I
- акустические четвертьволновые резонаторы Rа;
III
- акустические резонаторы Гельмгольца Rа;
- камерные глушители, выполненные в виде объемных расширительных камер;
- диссипативные поглотители звуковой энергии, выполненные в виде пассивных поверхностных рассеивателей энергии, изготовленные из пористых звукопоглощающих структур материалов;
- диссипативные локальные поглотители звуковой энергии, представленные в виде сквозных компенсирующих отверстий перфорации, выполненных в воздуховодной стенке трубчатого элемента;
- технические устройства активного шумоподавления (противофазного антизвука), генерируемого дополнительным источником (диффузором громкоговорителя), управляемым внешним генератором;
R
I
III
- управляемые, адаптивные перенастраиваемые на отличающиеся актуальные частоты f настройки заглушения акустической энергии для отдельных скоростных и/или нагрузочных режимов эксплуатации шумогенерирующего технического объекта, акустические резонаторы (четвертьволновые акустические резонаторы Rаи акустические резонаторы Гельмгольца Rа), и/или изменяемые объемные расширительные камеры, выполняющие функции камерных глушителей шума;
- разнообразные сочетающиеся комбинации вышеперечисленных технических устройств заглушения акустической энергии.
Так, в частности, японская фирма "Хонда Мотор", в заявке N 63-219866, F02M 35/10, 13.09.88 г. предлагает для снижения шума системы впуска ПДВС использовать два раздельных (автономных) воздуховодных трубопровода, соединяющих полости воздухоочистителя и ресивера системы впуска, оборудованных двумя управляемыми дроссельными заслонками, обеспечивающими соответствующее перекрытие вспомогательного канала на низких скоростных режимах работы ПДВС и открытое состояние обоих соединительных трубопроводов - на высоких частотах вращения коленчатого вала ПДВС, обеспечивая тем самым двух диапазонную адаптивную настройку процесса шумоподавления в широком скоростном диапазоне эксплуатации ПДВС.
Японская фирма "Ниппон радзиэта", в заявке Японии N 62-48047, F01N 1/02, 12.10.87 г., с целью повышения эффекта глушения шума предлагает взамен использования дополнительных крупногабаритных материалоемких конструкций глушителей в системе впуска ПДВС применять компактную по габаритам анти резонансную впускную трубу, включающую управляемый источник шума или вибраций, электромагнитный клапан, приемные акустические датчики и управляющий процессор.
Английское отделение фирмы "Форд Мотор" в заявке Великобритании N 2203488, F02B 29/00, 19.10.88 г., для подавления возникающих пульсаций газа и шума во впускном коллекторе ПДВС, предусматривает установку технических средств генерирования дополнительного противофазного «антизвука», выполненных с использованием специального громкоговорителя или специального резервуара, управляемого электроклапаном.
Канадским отделением "Сименс-Бендикс", в техническом решении по патенту США N 4934343, F02M 35/00, 19.06.90 г., для глушения шума газового потока, осуществляемого без существенного влияния на рост гидравлического сопротивления впускного тракта, предусматривается применение двух специальных диффузорных секций, установленных на раздвоенном участке впускного трубопровода, обеспечивающих управляемый фазовый сдвиг с компенсационным подавлением амплитуд пульсационных волн давлений и разрежений при их соответствующем сложении в зоне соединения.
Американское отделение фирмы "Сименс-Бендикс", в патенте США N 4907547, F02M 35/10, 13.03.90 г., в техническом устройстве, предназначенном для подавления шумов и возникающих пульсаций в системе впуска ПДВС, предлагает использовать специальный отражатель волн, располагаемый поперек проходного сечения впускной трубы на вращающемся валике одного из цилиндров и пары цилиндров, который, соответствующим образом поворачиваясь, обеспечивает заданное избирательное открытие одной из впускных труб цилиндров ПДВС.
В Европейской патентной заявке №0278117, F02В 27/00, 17.08.88 г., предлагается использовать техническое устройство в виде взаимосогласованных по акустическим характеристикам резонансных труб и дополнительного ресивера, используемое для улучшения наполнения цилиндров ПДВС свежим зарядом, за счет направленного подавления амплитуд резонансных акустических пульсаций газа, путем их компенсационного сложения в противофазе.
Японской фирмой "Мазда-Мотор" в ЕПВ N 0376299, F02M 35/12, 04.07.90 г., для подавления газовых (воздушных) пульсаций и шума, распространяющихся во впускной системе ПДВС, предусмотрено использование технического устройства избирательного подавления каждой из образующихся звуковых резонансных гармоник указанных пульсаций, кратных длинам резонансных волн звуковых пульсаций.
Известна, в частности, конструкция, описанная в международной патентной заявке РСТ(Е) №91/00958, F02М 35/12, 24.01.91 г., содержащая воздухоочиститель, выполненный в виде соответствующей объемной расширительной камеры, к которой подсоединены впускная труба с устройством подвода топлива в цилиндры ПДВС и воздухоподводящий патрубок, ограниченный заборным срезом, включающий входную часть, в которой соосно (коаксиально) размещено устройство шумоглушения, которое выполнено в виде внутренней вставки, имеющей конфузорно-диффузорную форму, с обтекаемой заборной частью и боковыми щелевыми зазорами для захода воздуха внутрь вставки. Конфузорно-диффузорная секция выполняет функцию дополнительного диссипативного энергорассеивающего и звукоотражающего элемента, чем и обеспечивается соответствующее заглушение шума системы впуска ПДВС.
Японская фирма "Хитачи сэйсакусе", в заявке Японии N 2-4840, F16L 55/04, 30.01.90 г., для снижения газодинамических пульсаций и звуковых волн, распространяющихся в системах трубопроводных элементов, предлагает использовать конструкцию трубопровода, разветвленного, по меньшей мере, на два канала. При этом, на различных расстояниях от точки разветвления, предложено размещать объемные расширительные камеры, отражающие падающие звуковые волны, к источнику генерирования газодинамических пульсаций (к цилиндрам ПДВС), причем расстояние между противолежащими стенками объемных расширительных камер выбирается определенным образом.
Японская фирма "Ниссан Дзидося", в японской заявке N 51-23656, F02B 37/00, 08.05.89 г., для решения технических проблем снижения шума впуска ПДВС и повышения его эффективной мощности, обусловленных снижением негативного влияния обратного тока наддувочного воздуха, предлагает использовать конструкцию глушителя, выполненного в виде соответствующей объемной расширительной камеры, оборудованной внутренними трубками определенного соотношения диаметров и определенного расстояния их свободных срезов между собой.
Германской фирмой "Фольксваген", в заявке ФРГ N 3742322, F02M 35/10, 07.07.88 г., предусмотрено использование технических устройств шумоподавления, способных эффективно демпфировать пульсационные колебания всасываемого воздушного потока в цилиндры ПДВС за счет включения в состав впускного тракта ПДВС дополнительного "успокоительного" ресивера с податливыми гибкими эластичными стенками его корпуса, в котором за счет возникающих упругих деформаций стенок ресивера, вследствие пульсирующего воздействия на них засасываемого в цилиндры ПДВС воздушного потока, будет происходить преобразование энергии воздушных пульсаций в тепловую энергию, рассеиваемую в упруго деформируемой диссипативной структуре материала стенок, обладающего высоким внутренним трением используемого типа полимерного материала (резины). К очевидным недостаткам использования такого технического приема шумоподавления следует отнести его относительную дороговизну, нестабильность эксплуатационных (во времени, в условиях переменных эксплуатационных температур) характеристик, малую долговечность, опасность попадания неочищенного воздуха в цилиндры ПДВС при повреждении упругой стенки. Не исключено и потенциально возможное возрастание излучения корпусного структурного звука интенсивно колеблющейся, динамически деформируемой "пульсирующей" поверхностью такого типа упругой стенки.
Австрийская фирма «АВЛ», в патентной заявке ФРГ №3820607, F01В 25/00, 29.12.88 г., для расширения рабочего частотного диапазона эффективного шумоглушения используемого дополнительного резонатора в составе системы впуска ПДВС, предлагает выполнять его конструкцию в виде адаптивно «следящего» (управляемого) изменяемого объема, в зависимости от частоты вращения коленвала ПДВС.
III
Широкое распространение, в качестве известных шумопонижающих технических устройств, нашли параллельно подключаемые к составным воздуховодным элементам впускного тракта ПДВС объемные расширительные камеры, выполненные в виде резонаторов Гельмгольца Rа. В частности, японская фирма "Ямаха Мотор", в заявке N 61-244824, F02B 27/00, 31.10.86 г., для снижения возникающих газодинамических пульсаций и шума, засасываемого в цилиндры ПДВС воздушного потока, предлагает использовать такого типа два объемных камерных ресивера, параллельно и последовательно подключенных к воздуховодной трассе впускного трубопровода ПДВС.
I
III
III
Конструкция технического устройства впускной системы ПДВС ф. "Mazda Motor Corporation", описанная в Европейской патентной заявке №0379926, F02М 35/12, от 15.01.90 г., содержит воздухоочиститель, выполненный в виде объемной расширительной камеры, к которой присоединен воздухоподводящий патрубок, ограниченный открытым заборным срезом, включает также низкочастотный четвертьволновый акустический резонатор Rа, впускной трубопровод, с подключенным к нему первым резонатором Гельмгольца (Rа), соединяющий объемную расширительную камеру воздухоочистителя с ресивером, к торцевой части которого подключен второй акустический резонатор - акустический резонатор Гельмгольца (Rа), который, в свою очередь, сообщается с впускными трубами подвода топливовоздушной смеси в цилиндры ПДВС.
III
III
В патенте RU 2679062, F02M 35/12, 05.02.2019, "Форд Глобал Текнолоджиз, ЛЛК", заявлено техническое устройство глушителя шума газодинамического потока, выполненного в виде последовательно соосно (коаксиально) расположенных расширительных камер, с соответствующими разделительными перегородками, охватывающими внутреннюю центральную трубу, открытый консольный концевой срез которой сообщается с одной из камер, в то время как другие камеры сообщаются с внутренней центральной трубой соответствующими перепускными окнами заданных габаритных размеров, которые увеличиваются в направлении движения засасываемого воздушного потока в цилиндры ПДВС. За счет сообщения такого типа конструкции многокамерного глушителя различных габаритов камер (заполняющих их объемов воздушных масс), различных габаритов перепускных окон, выполненных во внутренней центральной трубе, для каждой составной расширительной камеры многокамерной конструкции глушителя, а также используемых отличающихся толщин стенки внутренней центральной трубы и геометрических форм каждого из перепускных окон заявленной конструкции, обеспечивается широкополосный по частотному составу диапазон заглушаемой звуковой энергии. По сути, заявленное техническое устройство, представлено как набор отдельных частотонастроенных акустических резонаторов Гельмгольца (Rа), так и как типичная широкополосная по заглушению газодинамического шума объемная расширительная камера (с открытым концевым срезом внутренней центральной трубы). Рассматриваемое техническое устройство предназначено, преимущественно, для заглушения широкополосного высокочастотного шума компрессора, принудительно нагнетающего воздух в процессе всасывания в его цилиндры. Характерное широкополосное, преимущественно высокочастотное, излучение акустической энергии, генерируемой устройствами наддува воздуха поршневых машин (компрессоров), позволяет ограничиться использованием малогабаритных расширительных камер (малогабаритных по объемам камер акустических резонаторов Гельмгольца (Rа)). В это же время, рассматриваемое техническое устройство не может быть применено для эффективного заглушения собственных акустических резонансов, присутствующих в низко и среднечастотном диапазонах спектра звукового излучения системы впуска ПДВС. Использование предложенного технического приема в этом случае вынуждает использовать весьма громоздкие крупногабаритные, отличающиеся сложностью компоновки в стесненных ограниченных свободных пространствах моторных отсеков автотранспортных средств, технические устройства. Также возникают проблемы вынужденного существенного роста материалоемкости и стоимости применения такого типа крупногабаритных устройств. К другим существенным недостаткам анализируемого технического устройства, следует отнести потенциальный процесс генерирования выделяющихся в спектрах собственных паразитных вихревых шумовых излучений, возникающих из-за сопутствующих физических процессов высокоскоростных воздушных обтеканий кромочных периметрических зон перепускных окон при транспортировке нагнетаемого высокоскоростного воздушного заряда в полости внутренней центральной трубы такого типа многокамерного глушителя. В свою очередь, это требует применения различных дополнительных технических конструктивно-технологических приемов и элементов их ослабления (устранения), связанных с дополнительными затратами производства.
Изобретение по техническому решению патента RU 2704182, F01N 1/02, 24.10.2019 г., "Хенн ГмбХ унд Ко КГ", также представлено глушителем шума наддувочного воздуха функционирующего турбонагнетателя, принудительно нагнетающим воздух в цилиндры ПДВС, смонтированного в составе транспортного средства. Глушитель выполнен в виде двухкамерной конструкции, образованной соосными камерами, разделенными перегородкой и сообщаемым между собой внутренним трубчатым элементом, соосно расположенным по отношению к осям входного и выходного отверстий корпуса, выполненных в его торцевых стенках. За счет выбора размера проходного отверстия, месторасположения перегородки (формирующей объемы каждой их камер), габаритной длины и проходного сечения внутреннего трубчатого элемента, соотношения диаметра внутренней полости камеры к диаметру проходного сечения внутреннего трубчатого элемента, а также взаимного соотношения между собой объемов составных камер глушителя, обеспечивается тот или иной достигаемый эффект заглушения шума системы впуска ПДВС. Глушитель такого типа наделен широкополосным по частотному составу эффектом заглушения звуковой энергии, однако сосредоточенным, преимущественно, в высокочастотной области звукового спектра, характерной для эксплуатируемых ПДВС, оборудованных турбонагнетателем. Очевидно, что при условии используемых малых габаритов конструкции глушителя, в области возбуждения собственных акустических резонансов на низких и средних частотах звукового спектра, эффективность такого типа малогабаритных камерных глушителей является достаточно низкой, в то время как спектры шумового излучения систем впуска ПДВС содержат выраженные доминирующие низко и среднечастотные составляющие, обусловленные резонансными усилениями звуковых излучений на собственных частотах отдельных составных воздуховодных элементов системы впуска ПДВС, для которых малогабаритные камерные конструкции являются неприемлемыми в качестве эффективных шумозаглушающих технических устройств. Другим существенным недостатком рассматриваемой конструкции глушителя является необходимость соблюдения высокой степени центровки оси внутреннего трубчатого элемента с осями входного и выходного отверстий трубопроводных элементов, расположенных в торцевых стенках корпуса глушителя. В противном случае, при несоблюдении данного условия, возникают не только увеличенные гидравлические (газодинамические) потери во впускном тракте системы впуска ПДВС, но и дополнительно происходит интенсивное генерирование вихревых паразитных звуковых излучений, возникающих при «турбулентных срывах» высокоскоростного воздушного потока на входных кромках (входном срезе) торцевой стенки внутреннего трубчатого элемента, что является нежелательным «паразитным» акустическим дефектом конструкции в целом.
I
Известным техническим приемом шумоподавления, используемым во впускном тракте системы впуска ПДВС, является использование в качестве заглушающего акустическую энергию, дополнительных технических устройств, представленных в виде четвертьволновых резонаторов Rа, применяемых как в качестве единичных автономных устройств, так и в его комбинации с шумозаглушающими объемными расширительными камерами.
I
Так, в частности, японская фирма "Хонда Мотор", в заявке N 61-190159, F02M 35/12, 14.01.87 г., в целях обеспечения шумоглушения в широком диапазоне звуковых частот, применяет техническое устройство, в котором предлагает соединять с впускной трубой два автономных устройства шумоглушения тупикового типа - четвертьволновый акустический резонатор (Rа) и объемную резонаторную камеру.
I
I
В современных конструкциях ПДВС, используемых, в частности, на легковых автомобилях, нашли широкое распространение комбинированные конструкции шумозаглушающих устройств, содержащие два (пару) четвертьволновых акустических резонатора (Rа), отличающихся друг от друга в два раза габаритными длинами трубчатых частей, представленных тупиковыми волноводными патрубками, которые соответствующим образом подключены к полости воздуховодной трубчатой части шумоизлучающего воздухозаборного патрубка воздухоочистителя системы впуска ПДВС (легковые автомобили автоконцернов «Субару», «Фиат», «Форд» и др.). Известны соответствующие этим техническим решениям патенты спаренных четвертьволновых акустических резонаторов (Rа), подключенных к полости трубчатой части воздухозаборного патрубка системы впуска ПДВС (см., в частности, Европейский патент №0091038 А1, кл. F02М 35/12, фигура 6, поз. 32 и 34).
I
В патенте RU 2565487, F01N 1/02, 20.10.2015 г., "СКАНИА СВ АБ", рассматривается техническое устройство заглушения шума поршневой машины, представленной поршневым компрессором, смонтированное в составе конструкции системы впуска ПДВС автотранспортного средства, являющегося дополнительным «паразитным» источником сильного тонального «пульсирующего» звука. Заявленное по патенту техническое устройство выполнено в виде трубчатого типа четвертьволнового акустического резонатора Rа, монтируемого непосредственно в корпусе глушителя системы впуска ПДВС, представленного объемной расширительной камерой. Указанный поршневой компрессор, при этом, является непосредственным дополнительным источником и генератором «паразитного» звука, излучаемого на рабочих частотах пульсаций нагнетаемого воздуха в цилиндры ПДВС, связанных с заданным скоростным режимом работы компрессора. Поршневой компрессор, при этом, излучает звуковые волны как в направлении камеры сгорания (цилиндров ПДВС), так и в направлении открытого среза воздухозаборного патрубка воздухоочистителя системы впуска и далее - непосредственно в открытое пространство. Это происходит, преимущественно, на заданных рабочих скоростных режимах эксплуатации самого поршневого компрессора, без непосредственной взаимосвязи со склонными к резонансным усилениям звука конкретными геометрическими параметрами (в первую очередь - габаритными длинами) составных волноводных трубопроводных участков впускной системы ПДВС. Как отмечено в описании патента RU 2565487, резонансное усиление излучения звука регистрируется на основных гармониках скоростной рабочей частоты нагнетания воздуха функционирующим компрессором. В это же время, в системе впуска ПДВС и, в частности, в воздухозаборном патрубке воздухоочистителя системы впуска, могут возникать возбуждаемые рабочими процессами наполнения цилиндров резонансные акустические излучения, регистрируемые на собственных частотах колебаний воздушной массы, заключенной в полости воздухозаборного патрубка, непосредственно не связанные с конкретным скоростным режимом работы используемого поршневого компрессора, а зависящие, в первую очередь, исключительно от габаритной (динамической, учитывающей и присоединенные колеблющиеся воздушные массы на открытых концевых участках патрубка) длины указанного воздухозаборного патрубка, как полой трубы, открытой с обеих концевых срезов (в открытое пространство и в воздушную полость камеры воздухоочистителя). В полости воздухозаборного патрубка при этом возбуждаются собственные акустические колебания, требующие применения соответствующих технических устройств их подавления, для исключения появления доминирующих собственных акустических резонансов в спектрах шумового излучения системы впуска ПДВС, как доминирующего загрязнителя окружающей среды интенсивным автотранспортным шумовым излучением. Заявленное по патенту RU 2565487 техническое решение не предназначено для решения данной проблемы.
I
I
I
I
I
I
I
В патентной заявке US 2019120187А1, F02M 35/12, 25.04.2019 г., "FORD GLOBAL TECH LLC", заявлено техническое устройство, представленное в виде четвертьволнового акустического резонатора Rа, применяемого в составе конструкции системы впуска ПДВС, выполненное в виде двухдиапазонного перенастраиваемого заданным (управляемым) сигналом разрежения (вакуумом) двухчастотного (двухдиапазонного) четвертьволнового акустического резонатора Rа. Такая перенастраиваемая дискретная частотная настройка (перенастройка) достигается функционированием интегрированной в конструкции четвертьволнового акустического резонатора Rа управляемой заслонки, перекрывающей проходное сечение его трубчатой части при достижении заданного значения управляющего сигнала вакуума. Таким образом, достигается ступенчатое изменение длины трубчатой части (с возможностью реализации двух значений ее габаритной длины), что позволяет выполнить дискретную двухчастотную резонансную настройку четвертьволнового акустического резонатора Rа на два отличающихся друг от друга значения собственных резонансных частот резонирующего трубопроводного элемента (воздухозаборного патрубка или, при необходимости, другого актуального резонирующего участка трубопроводной трассы системы впуска ПДВС), являющихся актуальными для конкретного решения вопроса подавления резонансного акустического (шумового) излучения системы впуска ПДВС. При варианте перекрытия проходного сечения трубчатой части четвертьволнового акустического резонатора Rа, регулирующая заслонка выполняет функцию типичной звукоотражающей донной части (донышка) четвертьволнового акустического резонатора Rа, реализуя при этом его заданную дискретную частотную настройку на актуальную для данного скоростного режима работы ПДВС конкретную собственную резонансную частоту колебаний воздушной массы, сосредоточенной в трубопроводном участке системы впуска ПДВС, к которому подсоединена горловая и трубчатые части четвертьволнового акустического резонатора Rа. В качестве очевидных недостатков технического устройства, заявленного по патенту US 2019120187А1, следует указать на сложность его конструктивно-технологической реализации, высокую материалоемкость и стоимость, неудовлетворительную компактность и невысокую надежность эксплуатации, вызванную функционирующими подвижными элементами системы управления работой заслонки.
Известен также технический прием уменьшения резонансного акустического излучения на низших собственных акустических модах возбуждаемой воздушной объемной массы, заключенной в резонирующей воздушной полости воздухозаборного патрубка, путем дополнительного введения в его конструкцию разнообразных конструктивно-технологических элементов диссипативных энергорассеивающих потерь. Они могут быть, в частности, реализованы введением в стенки воздухозаборного патрубка дополнительных сквозных разгрузочных отверстий перфорации, располагаемых в зонах формирования пучностей (максимальных значений) звуковых давлений низших собственных акустических мод, как это заявлено, в частности, в патенте на изобретение RU 2737014, F02M 35/00, 24.11.2020, "Акционерное общество «АВТОВАЗ»", или введением пористых энергозвукорассеивающих воздухопродуваемых звукопоглощающих трубчатых участков (вставок), как это приведено в патенте на изобретение RU 2602409, G01V 1/40, 20.11.2016 г., "ШЛЮМБЕРГЕР ТЕКНОЛОДЖИ Б.В.". Однако, в обоих приведенных вариантных примерах, при их практических реализациях образуются соответствующие разветвленные каналы разделенной дополнительной передачи звуковой энергии этими дополнительно введенными конструктивными элементами, зачастую вызывающие только перераспределение передачи излучения шума системой впуска ПДВС в окружающее пространство через образованных несколько разделенных каналов передачи (введенные сквозные отверстия перфорации в стенке воздухозаборного патрубка или пористые воздухопродуваемые звукопрозрачные структуры стенки такого патрубка), без существенного влияния на изменение его совокупного суммарного уровня. При этом, совокупное суммарное итоговое снижение уровня шума системы впуска ПДВС может оставаться незначительным, не позволяющим достигать приемлемых целевых эффектов для эффективного решения поставленной задачи. Этим и обусловлено их ограниченное применение на практике. Кроме этого, выполнение в стенке воздухозаборного патрубка разгрузочных отверстий перфорации (согласно RU 2737014) является известным техническим решением, описание которого приводится, в частности, в авторском свидетельстве на изобретение SU 1037701, а также в зарубежных патентах на изобретение GB 2127094, GB 2114657, FR 2533265, DE 3240424, SE 8205103-8, CS 245263, IT 1153728. В частности, в тексте указанного авторского свидетельства на указанное изобретение SU 1037701 приводится ссылка на «Автомобильный справочник», автор Бюссинен, изданный в СССР в переводе с английского языка в 1959 году, в котором приведены фигуры воздухоочистителей системы впуска ПДВС, в воздухозаборных патрубках которых располагаются сквозные отверстия перфорации, выполняемые (равномерно распределенные) по всей их габаритной длине. Указанные разгрузочные отверстия перфорации, при этом, могут применяться для некоторого улучшения мощностных, экономических и экологических характеристик ПДВС, связанных, в том числе, с улучшением наполнения цилиндров свежим воздушным зарядом в рабочем процессе всасывания. В том же авторском свидетельстве на изобретение SU 1037701 предложено оптимизировать месторасположение и суммарную площадь проходных сечений отверстий перфорации путем их локализированного размещения по месторасположению в виде группировки в соответствующих поясах, с ограниченными формулой изобретения зонами размещения отверстий. Такое техническое решение позволяет обеспечивать, в том числе, достаточную эффективность подавления амплитудных значений колебаний большего числа возбуждаемых низших резонирующих акустических мод воздушной массы, сосредоточенной в полости воздухозаборного патрубка, путем компромиссного размещения отверстий перфорации в пучностях (вблизи зон пучностей) максимальных колебаний звуковых давлений путем их воздействия на большее число резонирующих акустических мод (более высоких порядков). В этом случае, обеспечивается энергорассеивающее демпфирующее воздействие на большее количество (число) этих резонирующих акустических мод (на моды разных порядков), а с другой стороны - минимизируется число, размеры и суммарное проходное сечение указанных разгрузочных отверстий перфорации, чтобы предотвратить «чрезмерную» дополнительную передачу через них часть акустической энергии в окружающую среду. Это имеет важное значение, так как при выполнении дополнительных отверстий перфорации в стенке патрубка излучение акустической энергии в окружающую среду осуществляется уже двумя разделенными путями передачи в окружающую среду - как открытым концевым срезом воздухозаборного патрубка, так и всеми отверстиями перфорации патрубка, выполненных в его стенке.
Применение в качестве элемента диссипативных энергорассеивающих потерь воздухопродуваемого звукопоглощающего материала в качестве конструктивного элемента воздухозаборного патрубка, как это предусмотрено согласно патента RU 2602409, приводит как к удорожанию конструкции устройства в целом, так и к нестабильности (изменению) эксплуатационных характеристик устройства ввиду роста гидравлических (газодинамических) сопротивлений, вызванных запыленностью и загрязнением твердыми аморфными телами пористой структуры стенки патрубка в процессе длительной эксплуатации технического объекта. Как следствие, это ведет к соответствующему снижению звукопоглощающих характеристик используемого пористого элемента и, в конечном итоге, к потере его прямого функционального акустического назначения. Также, как известно, коэффициент звукопоглощения тонкостенных пористых структур материалов в области низких частот звукового спектра является достаточно низким. Это может вызывать соответствующее усиление излучения низкочастотного звука, транспортируемого такой звукопрозрачной пористой структурой патрубка в окружающую среду.
I
I
I
I
I
I
Близким аналогом к заявляемому техническому решению, является ПДВС согласно технического описания патента RU 2319856, F02M 35/12, 10.12.2006, "Открытое акционерное общество «АВТОВАЗ»". В нем рассматривается ПДВС, оборудованный системой впуска, содержащей впускную трассу, подводящую топливную смесь в цилиндры ПДВС, состоящую из соответствующих составных элементов в виде впускных труб с устройством подвода топлива в цилиндры ПДВС, ресивера, который подсоединен магистральной трубой к выполненному в виде объемной расширительной камеры воздухоочистителю, содержащему воздухозаборный патрубок, ограниченный воздухозаборным срезом, во входной части которого, соосно (коаксиально), размещено устройство шумоглушения, выполненное в виде четвертьволнового акустического резонатора Rа трубчатой цилиндрической формы корпуса, с формированием в полости патрубка соответствующего сквозного кольцевого (щелевого) воздушного зазора, причем габаритная длина указанного четвертьволнового акустического резонатора Rа составляет половину габаритной геометрической длины воздухозаборного патрубка, горло четвертьволнового акустического резонатора Rа размещено в середине (срединной плоскости воздушной полости) воздухозаборного патрубка, а дно (донная часть) четвертьволнового акустического резонатора Rа расположено в зоне плоскости заборного среза патрубка. В боковой части стенки корпуса четвертьволнового акустического резонатора Rа выполнено несколько сквозных демпфирующих отверстий перфорации, равномерно расположенных в серединной зоне динамической длины четвертьволнового акустического резонатора Rа. Перфорированные стенки труб (патрубков), «обтекаемые» высокоскоростными газовыми (воздушными) потоками, как известно, наделены таким существенным эксплуатационным недостатком, как способностью генерировать, при этом, паразитные акустические дефекты, проявляющиеся как «узкополосные свисты» и/или широкополосные «шипящие» звуки типа «белого шума». Это может являться существенным недостатком или ограничением для широкой реализации на практике отмеченного технического решения.
I
I
I
В качестве прототипа выбран заявленный согласно патента Российской Федерации RU 2098652, F02М 35/12, 18.07.95 г., "АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «АВТОВАЗ»", ПДВС, оборудованный системой впуска, содержащей соответствующую впускную трассу, обеспечивающую подвод топливо-воздушной смеси в цилиндры ПДВС, состоящую из впускных труб с устройством подвода топлива в цилиндры, ресивера, подсоединенного магистральной трубой к воздухоочистителю, выполненному в виде объемной расширительной камеры, к которой присоединен воздухоподводящий патрубок, ограниченный воздухозаборным срезом, во входной внутренней части которого, соосно размещено устройство шумоглушения, выполненное в виде четвертьволнового акустического резонатора Rа трубчатой цилиндрической формы, с формированием сквозного щелевого кольцевого воздушного зазора, причем габаритная геометрическая длина четвертьволнового акустического резонатора Rа составляет половину габаритной геометрической длины воздухоподводящего патрубка, открытая горловая часть четвертьволнового акустического резонатора Rа размещена в середине (срединной плоскости) полости воздухоподводящего патрубка, а его донная часть снабжена аэродинамическим обтекателем засасываемого воздушного потока, выступающим за пределы плоскости заборного среза воздухоподводящего патрубка воздухоочистителя.
Rа
I
I
Обеспечение эффекта шумоглушения в системе впуска ПДВС по прототипу RU 2098652 достигается устранением нежелательных «паразитных» высокочастотных усилений излучаемого шума впуска на звуковых частотах, кратных четным числам выбранной частоты настройки f четвертьволнового акустического резонатора Rа, с обеспечением заглушения звуковой энергии на частотах звука с длинами волн 0,5 λ, 1 λ, 2 λ, 3 λ, 4 λ.
I
I
Отсутствие сквозных демпфирующих отверстий перфорации в стенке корпуса четвертьволнового акустического резонатора Rа позволяет избежать дополнительного генерирования паразитных акустических дефектов, в отличие от того, как это имеет место по техническому решению патента RU 2319856. Однако, это не позволяет реализовать в конструкции используемого четвертьволнового акустического резонатора Rа необходимый элемент диссипативных энергорассеивающих потерь, для уменьшения чувствительности акустического резонатора к частотной резонансной настройке, вызываемой изменениями условий эксплуатации, параметров окружающей среды, технического состояния объекта эксплуатации.
I
I
I
I
I
I
Rа
Использование индивидуальных автономных четвертьволновых акустических резонаторов Rа, характеризуемых частотой их настройки f, как это представлено, в частности, в прототипе и близких аналогах (RU 2098652, RU 2319856), предусматривает применение типичных конструкций тупиковых трубчатых четвертьволновых акустических резонаторов Rа, применяющих жесткое, звукоотражающее донышко (донную часть четвертьволнового акустического резонатора Rа). Однако, практическими конструктивно-технологическими реализациями затруднено обеспечить указанный составной элемент в виде абсолютно жесткого тела (как это подразумевает идеализированная конструкция четвертьволнового акустического резонатора Rа). В идеальном варианте это позволило бы избежать изменения (сдвига) фаз звуковой волны, падающей и отраженной от поверхности такого типа жесткого звукоотражающего донышка. Некоторая динамическая податливость гибкого звукоотражающего донышка обуславливает возникновение дополнительного изменения фазы между падающей и отраженной звуковой волной на звукоотражающую поверхность такого типа частично податливого донышка (чего не допускает идеализированная абсолютно жесткая, динамически неподатливая и не поглощающая звуковую энергию конструкция идеально жесткого звукоотражающего донышка). Возникающая динамическая деформация стенки донышка от воздействия падающих звуковых волн, вследствие его частичной гибкости, и сопутствующего ей энергетического поглощения (затрачиваемого на вызываемую динамическую деформацию, с возникновением соответствующих потерь энергии), в итоге формирует образующийся дополнительный сдвиг фазы распространяемой (падающей и отраженной) звуковой волны. В результате, не реализуется идеализированный физический процесс полной противофазной компенсации амплитуд падающей и отраженной звуковой волны, что и обуславливает ограниченный (не полный) эффект компенсационного подавления акустического резонанса, формирующегося в воздушной полости воздухозаборного патрубка на ее собственной резонансной акустической моде. Таким образом, на практике затруднительно реализовать потенциально высокую эффективность функционирования такого типа шумозаглушающего устройства, представленного типичным автономным четвертьволновым акустическим резонатором Rа.
II
I
II
I
II
I
II
Из выше представленного аналитического обзора рассмотренных информационных источников следует также, что на данный момент времени не известно применение полуволновых акустических резонаторов Rа для частотонастроенного заглушения шума, генерируемого системой впуска ПДВС. Соответственно, не известно также и применение комбинированной гибридной версии шумозаглушающего устройства в составе компактного конструктивного интегрированного сочетания в одном модульном исполнении как четвертьволновых Rа, так и полуволновых акустических резонаторов Rа (с последующим конечным образованием комбинированного резонаторного глушителя шума Rа-Rа), базирующейся на объединенном четвертьволновом и полуволновом противофазном компенсационном подавлении формируемых полей звуковых давлений, образующихся тупиковой, замкнутой донной частью и открытой горловой частью, в составе трубчатой полости указанных акустических резонаторов Rа и Rа, обеспечивающей надежное и эффективное результирующее подавление резонансного акустического излучения, производимого воздухозаборным патрубком воздухоочистителя системы впуска ПДВС. Результирующий положительный эффект подразумевает как более значительную величину достигаемого эффекта заглушения, так и меньшую чувствительность к возможной резонансной частотной расстройке функционирования шумозаглушающего устройства, вызываемой изменяемыми различными конструктивно-технологическими и эксплуатационными факторами.
r
Rr
Rr
r
r
r
ms
ms
R;
R
R
Rr
Rr
II
II
II
II
II
II
II
II
II
II
Классического типа полуволновый акустический резонатор R, выполняемый в виде полого прямолинейного трубчатого элемента заданных габаритных размеров с открытыми горловыми частями, является резонансным усилителем (а не глушителем) звукового излучения, генерируемого на его собственной резонансной частоте f (и кратной ей высшим гармоникам, когда половина длины резонирующей звуковой волны 0,5λ и кратные ей последующие половины длин укладываются в воздушной полости трубчатой части резонатора Rr). Такого типа полуволновые акустические резонаторы R нашли широкое распространение в музыкальной и архитектурной акустике, а также разнообразных технических устройствах и технологиях использования ультразвука в медицине, промышленном производстве материалов и т.п. В это же время, типичным представителем трубчатого полуволнового акустического резонатора R, когда такое усиление звука является уже «паразитным» и нежелательным, так как вызывает усиление излучаемого шума системы впуска ПДВС, является типичного вида воздухозаборный патрубок воздухоочистителя системы впуска ПДВС. Конструктивно он представлен в виде полой трубы определенных габаритных размеров, открытой с обеих концов (со стороны открытого концевого среза открыт в свободное пространство окружающей среды, а с обратной стороны - в замкнутую полость объемной расширительной камеры воздухоочистителя). В прямолинейных полых трубчатых полуволновых акустических резонаторах R, с разнесенными на определенное расстояние (на габаритную длину полой трубчатой части) друг от друга, открытыми концевыми частями, при их динамическом возбуждении засасываемым пульсирующим воздушным потоком, возникают соответствующие резонансные отклики в виде акустических излучений на образующихся собственных акустических модах, с соответствующими собственными резонансными частотами f и соответствующими длинами звуковых волн λ, которые в различных шумогенерирующих технических объектах могут создавать безопасностные и экологические проблемы в области защиты окружающей среды от ее высокого акустического загрязнения. Прямолинейный, с разнесенными открытыми концевыми участками полый трубчатый элемент, выполненный в виде классического полуволнового акустического резонатора Rr, каковым может быть представлен типичный воздухозаборный патрубок воздухоочистителя, является резонансным усилителем излучения звуковой энергии при динамическом возбуждении упругой воздушной массы, сосредоточенной в его трубчатой части (динамически возбуждаемым засасываемым пульсирующим воздушным потоком, подведенным к его концевой части со стороны воздушной полости камеры воздухоочистителя, а также формируемым образующимся звуковым полем от динамического возбуждения вибрирующей твердой структуры колеблющейся стенки трубчатой части, и/или возбуждаемым их одновременными динамическими комбинациями). В это же время, для отдельных диапазонов звуковых частот акустические поля (распространяющаяся в среде звуковая энергия), формируемые отдельно (раздельно) каждым открытым концевым участком, в такого типа прямолинейном трубчатом элементе, находящимися на определенном расстоянии друг от друга, являются слабо взаимодействующими между собой раздельными обособленными звукоизлучателями. Это следует из взаимного сопоставления разнесенного пространственного расположения (пространственного удаления друг от друга) этих концевых излучателей звука, по отношению с четвертными и половинными значениями длин (1/4λ1/2λ) излучаемых ими звуковых волн на их собственных резонансных частотах f. Условие относительной независимости (несущественного влияния друг на друга) в этих случаях будет соблюдаться в средне- и высокочастотной области звукового спектра, характеризуемой более низкими (малыми) значениями длин звуковых волн по отношению к габаритным длинам прямолинейного полуволнового акустического резонатора Rr в процессе излучении такого типа трубчатым прямолинейным излучателям резонансного звука на частоте f (λ). Какого либо выраженного взаимного резонансного направленного поглощения энергии звуковой волны в такого типа габаритном прямолинейном трубчатом элементе Rr с пространственно разнесенными (удаленными друг от друга) открытыми концевыми частями, не происходит вследствие отсутствия соответствующего компенсационного противофазного и/или диссипативного механизма их направленного взаимовлияния и взаимоподавления.
Задачей заявляемого изобретения является обеспечение высокой эффективности шумоглушения и эксплуатационной надежности функционирования устройства шумоглушения в составе системы впуска ПДВС, с реализацией простоты и компактности конструктивно-технологического исполнения, снижения материалоемкости и себестоимости.
I
I
I
I
I
I
II
I
II
I
II
I
I
II
p
p
Согласно заявляемому техническому устройству системы впуска ПДВС, оно содержит воздухоочиститель, выполненный в виде объемной расширительной камеры, в полости которой размещен фильтрующий элемент и к которой присоединены впускная труба с источником подвода топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания и воздухозаборный патрубок, включающий присоединительную часть, входную часть, ограниченную заходным срезом, в полости которой коаксиально смонтировано устройство шумоглушения, выполненное в виде четвертьволнового акустического резонатора Rа, содержащего трубчатую, донную и горловую части, присоединительной частью воздухозаборный патрубок подключен к объемной расширительной камере воздушной полости корпуса воздухоочистителя, при этом четвертьволновый акустический резонатор Rа размещен во входной части воздушной полости воздухозаборного патрубка, с образованием щелевого кольцевого зазора, формирующего коаксиальный сквозной проточный воздушный канал, причем габаритная геометрическая длина Lr трубчатой части четвертьволнового акустического резонатора Rа составляет половину габаритной геометрической длины воздухозаборного патрубка L, а его открытая горловая часть расположена посредине габаритной геометрической длины L воздухозаборного патрубка и развернута по направлению засасываемого в объемную расширительную камеру воздушной полости корпуса воздухоочистителя воздушного потока, а донная часть четвертьволнового акустического резонатора Rа развернута в направлении заходного среза воздухозаборного патрубка воздухоочистителя и оборудована аэродинамическим обтекателем засасываемого воздушного потока, при этом устройство шумоглушения представлено комбинированным резонаторным глушителем Rа-Rа, содержащим корпус с трубчатой, донной и горловыми частями, образующим составные комбинированные части двух акустических резонаторов - четвертьволнового акустического резонатора Rа и полуволнового акустического резонатора Rа с их трубчатыми, донной и горловыми частями, при этом в воздушной полости четвертьволнового акустического резонатора Rа, образованного трубчатой, донной и горловой частями, смонтирован продольный пластинчатый делитель, формирующий соответствующее перепускное окно, образующее сообщающиеся трубчатые ответвления трубчатой части полуволнового акустического резонатора Rа с его двумя горловыми частями, находящимися в плоскости расположения горловой части четвертьволнового акустического резонатора Rа совместно формирующими горловую часть комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа.
Изобретение поясняется чертежами:
Фиг. 1, где схематично показана конструкция ПДВС (поз. 1) в сборе, оборудованного системой впуска (поз. 36).
I
II
Фиг. 2, где схематично показана типичная конструктивная схема воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), с присоединенным к корпусу (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6) воздухозаборным патрубком (поз. 7), оборудованным устройством шумоглушения, представленным комбинированным резонаторным глушителем Rа-Rа (поз. 27);
m1
pd
1
2
m1
Фиг. 3, где схематично представлен воздухозаборный патрубок (поз. 7) с приложенной эпюрой распределения звукового давления в воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7), формирующегося на низшей (первой) собственной акустической моде резонансных звуковых колебаний, с частотой f, когда по ее динамической длине L, (дополнительно учитывающей присоединенные концевые колеблющиеся массы воздуха на концевых срезах воздухозаборного патрубка в зонах Δ и Δ) воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз.7) укладывается половина длины звуковой волны (½λ);
I
II
II
Фиг. 4, где приведено поперечное сечение комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа(поз. 27), иллюстрирующее два разветвленных продольным пластинчатым делителем (поз. 28) толщиной j трубчатые ответвления (поз. 33), образующие трубчатую часть (поз. 32) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30);
I
II
II
II
II
II
II
II
II
m1
m1
R
r
пад
вых
пад
вых
пад
вых
Фиг. 5, где представлено иллюстративное изображение протекания физического процесса, представленного в виде схемы распространения и поглощения звуковой энергии в воздушной полости, входящего в состав комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30) на дискретном значении доминирующей функциональной частоты f акустического излучения с длиной звуковой волн λ полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30), характеризуемого его динамической длиной L, (включающей геометрическую длину L) трубчатых ответвлений (поз. 33) трубчатой части (поз. 32) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30). Стрелками изображено направление распространения «падающих (входящих)» Р и «выходящих» Р звуковых волн, распространяющихся в трубчатых ответвлениях (поз. 33) волноводной воздушной полости трубчатой части (поз. 32) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30). Прямоугольник, очерченный штриховой линией, изображает пространственную зону встречного противонаправленного взаимного проникающего диссипативного противофазного демпфирования колебательной энергии распространяющихся навстречу друг другу «падающих (входящих)» Р и «выходящих» Р звуковых волн (звуковых давлений). Кругами со знаками + и - обозначены зоны противофазных компенсаций полей давлений противонаправленных звуковых волн, падающих (входящих) Р и выходящих Р из трубчатых ответвлений (поз. 33) трубчатой части (поз. 32) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30).
II
Фиг. 6, где изображена иллюстративная схема протекания физического процесса при формировании акустического квадруполя в виде взаимокомпенсирующихся акустических диполей (противофазных взаимодействующих близко расположенных акустических монополей) в пространственной зоне открытых горловых частей (поз. 31) полуволнового акустического резонатора Rа(поз.30). Зоной А схематично обозначен формирующийся акустический квадруполь, составленный из соответствующих пар акустических диполей (спаренных противофазных акустических монополей).
I
II
Фиг. 7.1, где показано продольное сечение комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), выполненное по плоскости установки продольного пластинчатого делителя (поз. 28), содержащего сквозные демпфирующие отверстия перфорации (поз. 34).
I
II
Фиг. 7.2, где показано продольное сечение комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), выполненное в плоскости, перпендикулярной плоскости установки продольного пластинчатого делителя (поз. 28), содержащего сквозные демпфирующие отверстия перфорации (поз. 34).
I
II
Фиг. 8, где изображено продольное сечение комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), со смонтированным на внешней стороне его донной части (поз. 24), аэродинамическим обтекателем (поз. 26).
1
Фиг. 9, где изображен заходный срез (поз. 18) входной части (поз. 15) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз .1) со стороны открытой атмосферы, с выполненной развитой офланцовочной частью (поз. 35) заходного среза (поз. 18) радиусом r.
I
II
Фиг. 10.1, где схематично изображено исполнение торцевой (поз. 42) и трубчатой (поз.37) частей стенки комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), смонтированного в воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1).
I
II
Фиг. 10.2, где в увеличенном масштабе изображена торцевая стенка (поз.42) в сопряжении с трубчатой (поз. 37) частью корпуса (поз. 41) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз.27), выполненная в виде скругленной с одной стороны безкромочной стенки.
I
II
Фиг. 10.3, где в увеличенном масштабе изображена торцевая стенка (поз.42) в сопряжении с трубчатой (поз. 37) частью корпуса (поз. 41) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз.27), выполненная с фаской.
I
II
Фиг. 10.4, где в увеличенном масштабе изображена торцевая стенка (поз.42) в сопряжении с трубчатой (поз. 37) частью корпуса (поз. 41) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз.27), выполненная в виде скругленной с двух сторон безкромочной стенки.
I
II
Фиг. 11, где схематично изображен воздухозаборный патрубок (поз. 7), с соосно (аксиально) смонтированным внутри его воздушной полости комбинированным резонаторным глушителем Rа-Rа (поз. 27), закрепленным посредством распорных плоских ребер (поз. 21);
I
II
Фиг. 12, где изображено поперечное сечение воздухозаборного патрубка (поз. 7), с соосно (аксиально) смонтированным внутри его воздушной полости комбинированным резонаторным глушителем Rа-Rа (поз. 27), закрепленным посредством распорных плоских ребер (поз. 21);
I
II
I
II
Фиг. 13, где изображено поперечное сечение комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) с конструктивно-технологическим вариантом монтажа внутри его трубчатой части (поз. 37) продольного пластинчатого делителя (поз. 28) соответствующим пазовым креплением, в выполненных пазах стенки трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
-1
I
I
II
Фиг. 14, где приведены иллюстрационные графические зависимости уровней звука в 1/3 октавной частотной полосе с центром 160 Гц, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе на скоростном режиме с полной нагрузкой в диапазоне изменения частоты вращения коленчатого вала 1500…6000 мин, в вариантах установки на ПДВС конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) без дополнительного монтажа исследуемого технического устройства шумоглушения во внутренней полости воздухозаборного патрубка (поз. 7), в варианте со смонтированным четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
-1
I
I
II
Фиг. 15, где приведены иллюстрационные графические зависимости уровней звука в 1/3 октавной частотной полосе с центром 250 Гц, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе на скоростном режиме с полной нагрузкой в диапазоне изменения частоты вращения коленчатого вала 1500…6000 мин, в вариантах установки на ПДВС конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) без дополнительного монтажа исследуемого технического устройства шумоглушения  во внутренней полости воздухозаборного патрубка (поз. 7), в варианте со смонтированным четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
-1
I
I
II
Фиг. 16, где приведены иллюстрационные графические зависимости уровней звука в 1/3 октавной частотной полосе с центром 315 Гц, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе на скоростном режиме с полной нагрузкой в диапазоне изменения частоты вращения коленчатого вала 1500…6000 мин, в вариантах установки на ПДВС конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) без дополнительного монтажа исследуемого технического устройства шумоглушения во внутренней полости воздухозаборного патрубка (поз. 7), в варианте со смонтированным четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
-1
I
I
II
Фиг. 17, где приведены иллюстрационные графические зависимости уровней звука в 1/3 октавной частотной полосе с центром 400 Гц, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе на скоростном режиме с полной нагрузкой в диапазоне изменения частоты вращения коленчатого вала 1500…6000 мин, в вариантах установки на ПДВС конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) без дополнительного монтажа исследуемого технического устройства шумоглушения во внутренней полости воздухозаборного патрубка (поз. 7), в варианте со смонтированным четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
-1
I
I
II
Фиг. 18, где приведены иллюстрационные графические зависимости уровней звука в 1/3 октавной частотной полосе с центром 630 Гц, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе на скоростном режиме с полной нагрузкой в диапазоне изменения частоты вращения коленчатого вала 1500…6000 мин, в вариантах установки на ПДВС конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) без дополнительного монтажа исследуемого технического устройства шумоглушения во внутренней полости воздухозаборного патрубка (поз. 7), в варианте со смонтированным четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
-1
I
I
II
Фиг. 19, где приведены иллюстрационные графические зависимости уровней звука в 1/3 октавной частотной полосе с центром 800 Гц, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе на скоростном режиме с полной нагрузкой в диапазоне изменения частоты вращения коленчатого вала 1500…6000 мин, в вариантах установки на ПДВС конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) без дополнительного монтажа исследуемого технического устройства шумоглушения во внутренней полости воздухозаборного патрубка (поз. 7), в варианте со смонтированным четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
-1
I
I
II
Фиг. 20, где приведены иллюстрационные графические зависимости уровней звука в 1/3 октавной частотной полосе с центром 1250 Гц, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе на скоростном режиме с полной нагрузкой в диапазоне изменения частоты вращения коленчатого вала 1500…6000 мин, в вариантах установки на ПДВС конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) без дополнительного монтажа исследуемого технического устройства шумоглушения во внутренней полости воздухозаборного патрубка (поз. 7), в варианте со смонтированным четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
-1
I
I
II
Фиг. 21, где приведены иллюстрационные графические зависимости 1/3 октавных спектров уровней звука, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе с полной нагрузкой на скоростном режиме частоты вращения коленчатого вала 2060 мин, в вариантах установки на ПДВС конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) без дополнительного монтажа исследуемого технического устройства шумоглушения во внутренней полости воздухозаборного патрубка (поз. 7), в варианте со смонтированным четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
-1
I
I
II
Фиг. 22, где приведены иллюстрационные графические зависимости 1/3 октавных спектров уровней звука, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе с полной нагрузкой на скоростном режиме частоты вращения коленчатого вала 2620 минс полной нагрузкой, в вариантах установки на ПДВС конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) без дополнительного монтажа исследуемого технического устройства шумоглушения во внутренней полости воздухозаборного патрубка (поз. 7), в варианте со смонтированным четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
-1
I
I
II
Фиг. 23, где приведены иллюстрационные графические зависимости 1/3 октавных спектров уровней звука, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе с полной нагрузкой на скоростном режиме частоты вращения коленчатого вала 2700 минс полной нагрузкой, в вариантах установки на ПДВС конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) без дополнительного монтажа исследуемого технического устройства шумоглушения во внутренней полости воздухозаборного патрубка (поз. 7), в варианте со смонтированным четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
-1
I
I
II
Фиг. 24, где приведены иллюстрационные графические зависимости 1/3 октавных спектров уровней звука, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе с полной нагрузкой на скоростном режиме частоты вращения коленчатого вала 3100 минс полной нагрузкой, в вариантах установки на ПДВС конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) без дополнительного монтажа исследуемого технического устройства шумоглушения во внутренней полости воздухозаборного патрубка (поз. 7), в варианте со смонтированным четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
-1
I
I
II
Фиг. 25, где приведены иллюстрационные графические зависимости 1/3 октавных спектров уровней звука, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе с полной нагрузкой на скоростном режиме частоты вращения коленчатого вала 3260 минс полной нагрузкой, в вариантах установки на ПДВС конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) без дополнительного монтажа исследуемого технического устройства шумоглушения во внутренней полости воздухозаборного патрубка (поз. 7), в варианте со смонтированным четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
-1
I
I
II
Фиг. 26, где приведены иллюстрационные графические зависимости 1/3 октавных спектров уровней звука, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе с полной нагрузкой на скоростном режиме частоты вращения коленчатого вала 4220 минс полной нагрузкой, в вариантах установки на ПДВС конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) без дополнительного монтажа исследуемого технического устройства шумоглушения во внутренней полости воздухозаборного патрубка (поз. 7), в варианте со смонтированным четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
-1
I
I
II
Фиг. 27, где приведены иллюстрационные графические зависимости 1/3 октавных спектров уровней звука, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе с полной нагрузкой на скоростном режиме частоты вращения коленчатого вала 4540 минс полной нагрузкой, в вариантах установки на ПДВС конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) без дополнительного монтажа исследуемого технического устройства шумоглушения во внутренней полости воздухозаборного патрубка (поз. 7), в варианте со смонтированным четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
-1
I
I
II
Фиг. 28, где приведены иллюстрационные графические зависимости 1/3 октавных спектров уровней звука, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе с полной нагрузкой на скоростном режиме частоты вращения коленчатого вала 4700 минс полной нагрузкой, в вариантах установки на ПДВС конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) без дополнительного монтажа исследуемого технического устройства шумоглушения во внутренней полости воздухозаборного патрубка (поз. 7), в варианте со смонтированным четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
-1
I
II
Фиг. 29, где приведены иллюстрационные графические зависимости уровней звука в 1/3 октавной частотной полосе с центром 6300 Гц, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе с полной нагрузкой на скоростном режиме частоты вращения коленчатого вала в диапазоне изменения оборотов коленчатого вала 1500…6000 мин, с установленным на ПДВС (поз. 1) конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) с заявляемым техническим устройством шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), в двух вариантах конструктивного исполнения продольного пластинчатого делителя (поз. 28) - без выполнения в нем сквозных демпфирующих отверстий перфорации (поз. 34) и с выполненными двумя сквозными демпфирующими отверстиями перфорации (поз. 34) диаметром 3 мм.
-1
I
II
Фиг. 30, где приведены иллюстрационные графические зависимости уровней звука в 1/3 октавной частотной полосе с центром 8000 Гц, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе с полной нагрузкой на скоростном режиме частоты вращения коленчатого вала в диапазоне изменения оборотов коленчатого вала 1500…6000 мин, с установленным на ПДВС (поз. 1) конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) с заявляемым техническим устройством шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), в двух вариантах конструктивного исполнения продольного пластинчатого делителя (поз. 28) - без выполнения в нем сквозных демпфирующих отверстий перфорации (поз. 34) и с выполненными двумя сквозными демпфирующими отверстиями перфорации (поз. 34) диаметром 3 мм.
-1
I
II
Фиг. 31, где приведены иллюстрационные графические зависимости уровней звука в 1/3 октавной частотной полосе с центром 10000 Гц, экспериментально зарегистрированные со стороны открытой атмосферы в пространственной зоне вблизи (0,06 м) свободного (открытого) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем внутреннего сгорания, рабочим объемом 1,6 л, при его работе с полной нагрузкой на скоростном режиме частоты вращения коленчатого вала в диапазоне изменения оборотов коленчатого вала 1500…6000 мин, с установленным на ПДВС (поз. 1) конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) с заявляемым техническим устройством шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), в двух вариантах конструктивного исполнения продольного пластинчатого делителя (поз. 28) - без выполнения в нем сквозных демпфирующих отверстий перфорации (поз. 34) и с выполненными двумя сквозными демпфирующими отверстиями перфорации (поз. 34) диаметром 3 мм.
I
I
II
Фиг. 32, где приведены внешние скоростные характеристики с экспериментально замеренными значениями эффективного крутящего момента Ме (Н⋅м) исследуемого ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем рабочим объемом 1,6 л, в вариантах установки на ПДВС (поз. 1) конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) со смонтированным четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), реализующим техническое решение по патенту RU 2098652 (прототип), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
I
I
II
Фиг. 33, где приведены внешние скоростные характеристики с экспериментально замеренными значениями эффективной мощности Ne (кВт) исследуемого ПДВС (поз. 1), представленного четырехцилиндровым восьмиклапанным двигателем рабочим объемом 1,6 л, в вариантах установки на ПДВС (поз. 1) конструкции воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) со смонтированным только четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), реализующим техническое решение по патенту RU 2098652 (прототип), и с установкой заявляемого технического устройства шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
Позициями на фигурах обозначены:
1 - поршневой двигатель внутреннего сгорания (ПДВС);
2 - впускные трубы системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1);
3 - впускные клапаны устройства распределения топливовоздушной смеси (поз. 40) по цилиндрам ПДВС (поз. 1);
4 - ресивер системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1);
5 - магистральная соединительная труба системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1);
6 - воздухоочиститель системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1);
7 - воздухозаборный патрубок воздухоочистителя (поз. 6);
8 - стенки воздухозаборного патрубка (поз. 7);
9 - воздушная полость воздухозаборного патрубка (поз. 7);
10 - корпус воздухоочистителя (поз. 6);
11 - воздушная полость объемной расширительной камеры корпуса воздухоочистителя (поз. 10);
12 - фильтрующий элемент воздухоочистителя (поз. 6);
13 - выпускное отверстие корпуса воздухоочистителя (поз. 10);
14 - впускное отверстие корпуса воздухоочистителя (поз. 10);
15 - входная часть воздухозаборного патрубка (поз. 7);
16 - присоединительная часть воздухозаборного патрубка (поз. 7);
17 - открытый срез воздухозаборного патрубка (поз. 7) со стороны воздушной полости (поз. 11) корпуса воздухоочистителя (поз. 10);
18 - заходный срез воздухозаборного патрубка (поз. 7) со стороны открытой атмосферы;
I
19 - четвертьволновый акустический резонатор Rа (выполняющий функцию глушителя акустической энергии);
I
II
20 - стенки корпуса комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27);
I
II
21 - распорные плоские ребра крепления корпуса (поз. 41) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27);
I
I
II
22 - трубчатая часть четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19) в составе комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27);
I
I
II
23 - горловая часть четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19) в составе комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27);
I
I
II
24 - донная часть (донышко) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), в составе комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27);
25 - щелевой воздушный зазор сквозного проточного воздушного канала воздушной полости (поз.9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1);
I
II
26 - аэродинамический обтекатель засасываемого воздушного потока корпуса (поз. 41) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27);
I
II
27 - комбинированный резонаторный глушитель Rа-Rа;
I
II
I
II
28 - продольный пластинчатый делитель трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), (далее - продольный пластинчатый делитель), формирующий гибридное шумозаглушающее устройство, представленное в виде одновременно функционирующих двух акустических резонаторов - Rа и Rа;
I
II
29 - перепускное окно трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27);
II
30 - полуволновой акустический резонатор Rа (выполняющий функцию глушителя акустической энергии);
II
31 - горловые части полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30);
II
32 - трубчатая часть полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30);
II
33 - трубчатые ответвления трубчатой части (поз. 32) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30);
34 - сквозные демпфирующие отверстия перфорации продольного пластинчатого делителя (поз. 28);
35 -офланцовочная антитурбулентная антивихревая часть заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1);
36 - система впуска ПДВС (поз. 1);
I
II
37 - трубчатая часть комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27);
I
II
38 - горловая часть комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27);
I
II
39 - донная часть комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27);
40 - устройство распределения топливовоздушной смеси по цилиндрам ПДВС (поз. 1);
I
II
41 - корпус комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27);
I
II
42 - торцевая стенка (поз. 20) корпуса (поз. 41) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
Буквенные обозначения, применяемые в тексте описания заявки на изобретение:
R - акустический резонатор;
Rа - акустический резонатор, функционирующий как поглотитель звуковой энергии (а - absorption);
II
Rr - классический полуволновый акустический резонатор, функционирующий как тональный дискретный источник усиления звуковой энергии (r - radiation);
I
Rа - четвертьволновый акустический резонатор, функционирующий как поглотитель звуковой энергии (а - absorption);
II
Ra - полуволновый акустический резонатор, функционирующий как поглотитель звуковой энергии (а - absorption);
III
Rа - акустический резонатор Гельмгольца (функционирующий как поглотитель звуковой энергии);
I
II
I
II
Rа-Rа - комбинированный резонаторный глушитель (поз. 27), содержащий в своем составе четвертьволновый акустический резонатор Rа (поз. 19) и полуволновый акустический резонатор Ra (поз. 30);
-1
f - частота звуковых колебаний, Гц (с);
R
f - частота собственных (резонансных) колебаний акустического резонатора R, Гц
-1
(с);
Rr
r
II
II
-1
f - частота собственных (резонансных) колебаний полуволнового акустического резонатора R, Гц (с);
Rа
I
I
-1
f - частота собственных (резонансных) колебаний четвертьволнового акустического резонатора Rа, Гц (с);
Rа
II
II
-1
f - частота собственных (резонансных) колебаний полуволнового акустического резонатора Rа, Гц (с);
Rа
III
III
-1
f - частота собственных (резонансных) колебаний акустического резонатора Гельмгольца Rа, Гц (с);
λ - длина звуковой волны, м;
R
λ - длина звуковой волны на частоте собственных (резонансных) колебаний акустического резонатора R, м;
Rr
r
II
λ - длина звуковой волны на частоте собственных (резонансных) колебаний полуволнового акустического резонатора R, м;
Rа
I
I
λ - длина звуковой волны на частоте собственных (резонансных) колебаний четвертьволнового акустического резонатора Rа, м;
Rа
II
II
λ - длина звуковой волны на частоте собственных (резонансных) колебаний полуволнового акустического резонатора Rа, м;
ms
-1
f - собственная частота колебаний воздушной массы, сосредоточенной в воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7), Гц (с);
m1
-1
f - собственная частота колебаний воздушной массы, сосредоточенной в воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) на ее первой собственной акустической моде, Гц (с);
m2
-1
f - собственная частота колебаний воздушной массы, сосредоточенной в воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) на второй собственной акустической моде, Гц (с);
m3
-1
f - собственная частота колебаний воздушной массы, сосредоточенной в воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) на третьей собственной акустической моде, Гц (с);
ms
ms
λ- длина звуковой волны на собственной частоте колебаний f воздушной массы, сосредоточенной в воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7), м;
m1
m1
λ- длина звуковой волны на собственной частоте колебаний f воздушной массы, сосредоточенной в воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) на первой собственной акустической моде, м;
m2
m2
λ- длина звуковой волны на собственной частоте колебаний f воздушной массы, сосредоточенной в воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) на второй собственной акустической моде, м;
m3
m3
λ- длина звуковой волны на собственной частоте колебаний f воздушной массы, сосредоточенной в воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) на третьей собственной акустической моде, м;
с - скорость звука (скорость распространения звуковых волн в среде ), м/с;
c(t) - скорость распространения звуковых волн (скорость звука) в упругой среде (воздухе) при температуре воздуха t°С, м/с;
t°С - температура воздуха, °С;
2
p - звуковое давление, Н/м, Па;
пад
II
P - амплитудные значения падающих (входящих) звуковых волн в открытые срезы горловых частей (поз. 31) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30);
вых
II
P- амплитудные значения выходящих из трубчатой части (поз. 32) звуковых волн в зонах открытых срезов горловых частей (поз. 31) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30);
p
L - геометрическая (габаритная) длина воздухозаборного патрубка (поз. 7), м;
Pd
L - динамическая длина воздухозаборного патрубка (поз. 7) с учетом ее динамического удлинения (приращения) присоединительной концевой части воздушной среды, м;
r
I
I
I
II
L - геометрическая (габаритная) длина трубчатой части (поз. 22) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19) в составе трубчатой части (поз. 36) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) , м;
R
I
I
L - динамическая длина трубчатой части (поз. 22) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19) с учетом ее динамического удлинения (приращения) присоединительной концевой части воздушной среды, м;
r
II
II
L - геометрическая (габаритная) длина трубчатых ответвлений (поз. 33) трубчатой части (поз. 32) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30) , м;
R
II
II
L - динамическая длина трубчатых ответвлений (поз. 33) трубчатой части (поз. 32) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30), с учетом их динамических удлинений (приращений) присоединенных концевых частей воздушной среды, м;
1
I
II
d - максимальный наружный диаметр поверхности стенки трубчатой части (поз. 37) круглого поперечного сечения комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), м;
2
d - минимальный диаметр проходного круглого поперечного сечения воздушной полости (поз. 9) входной части (поз. 15) круглого поперечного сечения воздухозаборного патрубка (поз. 7), м;
3
d - минимальный диаметр круглого поперечного проходного сечения воздушной полости (поз. 9) присоединительной части (поз. 16) воздухозаборного патрубка (поз. 7), м;
R
I
I
II
d - диаметр круглого проходного сечения на срезе горловой части (поз. 23) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), м;
1
r - радиус офланцовочной антитурбулентной антивихревой части (поз. 35) заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7), м;
2
I
II
r - радиус одностороннего скругления торцевой части трубчатой стенки комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), м;
3
I
II
r - радиус двухстороннего скругления торцевой части трубчатой стенки комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), м;
R
I
II
I
h - высота перепускного окна (поз. 29) трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), образуемая между поверхностью стенки донной части (поз. 24) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19) и торцевой частью продольного пластинчатого делителя (поз. 28), м;
R
2
S - площадь перепускного окна (поз. 29), м;
Pd
Δ - динамические удлинения (приращения) присоединенных колеблющихся воздушных масс к воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6), м;
1
Δ - динамическое удлинение (приращение) присоединенной колеблющейся воздушной массы со стороны присоединительной части (поз. 16) воздухозаборного патрубка (поз. 7), м;
2
Δ - динамическое удлинение (приращение) присоединенной колеблющейся воздушной массы со стороны входной части (поз. 15) воздухозаборного патрубка (поз. 7), м;
3
I
Δ - динамическое удлинение (приращение) колеблющейся воздушной массы к воздушной полости четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), м;
4
II
Δ - динамические удлинения (приращения) колеблющихся воздушных масс к воздушной полости полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30), м;
I
II
α - угол выполнения фаски торцевой стенки (поз. 20) корпуса (поз. 41) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), градус;
j - толщина стенки продольного пластинчатого делителя (поз. 28), м;
отв
2
F - площадь поперечного проходного сечения сквозного демпфирующего отверстия перфорации (поз. 34), или суммарная площадь нескольких сквозных демпфирующих отверстий перфорации, выполненных в продольном пластинчатом делителе (поз. 28), м;
отв
2
ΣF - cуммарная площадь сквозных демпфирующих отверстий (поз. 34), м;
d
I
II
F - площадь поперечного проходного сечения трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа;
е
М - эффективный крутящий момент ПДВС, Н·м;
e
N - эффективная мощность ПДВС, кВт;
h
V - рабочий объем цилиндров ПДВС, л;
-1
n - частота вращения коленчатого вала ПДВС, мин;
N
α - нормальный коэффициент звукопоглощения;
rev
α - реверберационный коэффициент звукопоглощения;
ekv
2
А - площадь эквивалентного звукопоглощения, м;
х
X - удельная акустическая проводимость поверхности, м/Пас;;
ν - колебательная скорость частиц, м/с;
Z - комплексное сопротивление, учитываемое при распространении колебаний акустических систем, равное отношению комплексной амплитуды звукового давления к колебательной объемной скорости, Па⋅с/м;
ϕ = фаза звуковой волны;
π - число Пи, равное приблизительно 3,1415926535;
k - коэффициент кратности (целые числа натурального ряда 1, 2, 3,…);
УЗ - уровень звука, дБА;
УЗД - уровень звукового давления, дБ.
Терминологические определения, используемые в тексте описания заявки на изобретение
III
I
II
ɪɪ
Акустические резонаторы (R) - частотонастроенные звукозаглушающие (шумозаглушающие) технические устройства, выполняемые в виде акустических резонаторов Гельмгольца Rа, четвертьволновых Rа и полуволновых Rа акустических резонаторов R, предназначенных для диссипативного поглощения (рассеивания, демпфирования, противофазной компенсации) звуковой (акустической) энергии, распространяемой в рассматриваемой газодинамической (аэродинамической) системе, к которой они подключены; наиболее эффективное использование акустических резонаторов Rа относится к поглощению резонансных звуковых колебаний, выделяющихся в спектрах звукового излучения газодинамической (аэродинамической) системы. Полуволновые акустические резонаторы Rr - частотонастроенные звукоусилительные технические устройства, используемые в музыкальной и архитектурной акустике, ультразвуковой диагностической аппаратуре, технологиях промышленного производства материалов и т.п., для направленного резонансного усиления (а не поглощения) энергии акустического излучения на заданных дискретных значениях частот акустических колебаний (или в заданных ограниченных частотных полосах звукового или ультразвукового диапазона излучения).
Диполь акустический - классический излучатель звука, состоящий из двух близкорасположенных друг к другу (спаренных), противофазно включенных, ненаправленных сферических излучателей пульсирующего типа (акустических монополей).
Диссипация звуковой энергии - необратимое преобразование (рассеивание) части энергии, распространяемой в среде звуковой волны, в теплоту.
Дифракция звуковой волны - физическое явление, связанное с процессом огибания в среде прохождения звуковых волн твердотелых препятствий на пути их распространения с возникновением необратимых диссипативных энергорассеивающих эффектов на краях (гранях) указанных твердых элементов.
Добротность частотной характеристики акустического резонатора R - параметрическая характеристика акустического резонатора R, указывающая на величину внутренних диссипативных потерь, возникающих как в составных структурах (элементах) акустического резонатора R, так и обусловленных внешними энергетическими потерями, непосредственно связанными с процессом излучения звука в окружающую среду, на который также расходуется определенная часть колебательной (звуковой) энергии акустического резонатора R.
N
rev
ekv
Звукопоглощение - физический процесс ослабления части энергии звуковых колебаний, распространяемых в пористой или вязкоупругой непористой структуре материала (конструкции технического устройства, вещества, среды), с возникающими необратимым диссипативным преобразованием звуковой энергии в тепловую энергию, рассеиваемую исключительно средой пористой и/или вязкоупругой структуры, в которой распространяется звуковая волна; характеризуется коэффициентом звукопоглощения (нормальным α или реверберационным α) или площадью эквивалентного звукопоглощения А.
Квадруполь акустический - классический излучатель звука, образованный из пар близкорасположенных акустических диполей.
Моды колебаний резонансные (собственные акустические моды) - характеристика виброакустических свойств механической или газодинамической системы, напрямую связанная с ее собственной резонансной частотой; резонансная виброакустическая мода (собственная акустическая мода) иллюстрирует тип (форму) колебаний системы на ее собственной (резонансной) частоте (на нескольких собственных резонансных частотах) при ее динамическом возбуждении, в особенности, при совпадении значений (при близких или кратных значениях) частот собственных колебаний системы и частот вынужденных колебаний (частот внешнего возбуждения).
Монополь акустический - классический ненаправленный излучатель звука типа пульсирующей сферы.
Перфорированные отверстия (отверстия перфорации) - несколько (не менее двух) отверстий заданной, как правило, идентичной геометрической формы и площади, расположенных друг относительно друга и/или относительно другого конструктивного элемента детали (узла) на заданном расстоянии; перфорации - от латинского perforato - пробиваю, прокалываю - технологический процесс выполнения отверстий заданных размеров, расположенных соответствующим образом в структуре изготавливаемой детали (узла).
Проводимость акустическая - величина, обратная акустическому сопротивлению (акустическому импедансу). Удельная акустическая проводимость поверхности - отношение колебательной скорости частиц (ν) на этой поверхности к звуковому давлению (p):
Собственная (резонансная) частота - частота колебаний, на которой имеет место явление резонанса (в данном случае, частота звука f на которой наблюдается акустический резонанс, характеризуемый существенным усилением амплитуд звукового давления).
Сопротивление акустическое (импеданс акустический), Z - комплексное сопротивление, учитываемое при распространении колебаний акустических систем, равное отношению комплексной амплитуды звукового давления к колебательной объемной скорости. Действительная часть акустического импеданса связана с потерями энергии на излучение звука и ее диссипацию в самой акустической системе. Мнимая часть акустического импеданса обусловлена реакцией сил упругости (гибкости) или сил инерции. Единица измерения Па⋅с/м.
Шум белый - генерирование и распространение звуковой энергии, характеризующееся случайным распределением фаз, непрерывным спектром и постоянной спектральной плотностью в определенном диапазоне частот.
Изобретение может быть реализовано в ПДВС (поз. 1), оборудованных системой впуска (поз. 36), включающей соответствующую топливовоздухоподводящую трассу, состоящую из впускных труб (поз. 2) с устройством распределения топливовоздушной смеси (поз. 40) в цилиндры (на схеме не показаны) ПДВС (поз. 1), ресивера (поз. 4), магистральной соединительной трубы (поз.5), воздухоочистителя (поз. 6) и воздухозаборного патрубка (поз. 7).
Корпус (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6) выполнен в виде объемной расширительной камеры, в полости (поз. 11) которой установлен фильтрующий элемент (поз. 12). В корпусе (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6) выполнены выпускное отверстие (поз. 13) и впускное отверстие (поз. 14). К выпускному отверстию (поз. 13) корпуса (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6) подключена магистральная соединительная труба (поз. 5), а к впускному отверстию (поз.14) корпуса воздухоочистителя (поз. 10) присоединен воздухозаборный патрубок (поз. 7). Присоединительная часть (поз. 16) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6), содержащая открытый срез (поз. 17), размещена внутри воздушной полости (поз. 11) объемной расширительной камеры корпуса (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6). Входная часть (поз. 15) воздухозаборного патрубка (поз. 7) ограничена заходным срезом (поз. 18), сообщающимся с открытой атмосферой.
p
2
3
Воздухозаборный патрубок (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1) представлен трубой (патрубком) конечных размеров габаритной геометрической длины L, открытой с обеих сторон (концевых срезов) и является составным типичным «узким» волноводным трубчатым звукопередающим элементом, с габаритными размерами поперечного проходного сечения трубчатой части многократно меньшими распространяемой в ней длины звуковой волны (d<<λ, d<<λ). Один концевой срез этой трубы сообщается с воздушной полостью (поз. 11) объемной расширительной камеры корпуса (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6) (для ПДВС, установленных, в частности, на легковых автомобилях, объем воздушной полости (поз. 11) объемной расширительной камеры корпуса (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6) составляет 6...15 литров), а другой концевой срез - сообщается со свободным воздушным пространством подкапотной полости моторного отсека или непосредственно с открытым пространством окружающей среды - при забортном заборе воздуха, засасываемого системой впуска (поз. 36) в цилиндры (на фиг. не показаны) ПДВС (поз.1).
I
II
I
II
I
I
II
I
II
II
I
I
II
I
II
I
II
I
II
В воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1) соосно (коаксиально) смонтировано гибридное комбинированное устройство шумоглушения ПДВС (поз. 1), представленное в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27). Комбинированный резонаторный глушитель Rа-Rа (поз. 27) включает в своем составе четвертьволновый акустический резонатор Rа (поз. 19), как один из составных элементных узлов комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), представленный полым тупиковым цилиндрическим патрубком, содержащим трубчатую (поз. 22), донную (поз. 24) и горловую (поз. 23) части. Другим составным элементным узлом комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) является полуволновой акустический резонатор Rа (поз. 30), который представлен полым цилиндрическим патрубком, содержащим смонтированный внутри него продольный пластинчатый делитель (поз. 28), формирующий соответствующее перепускное окно (поз. 29), образующее сообщающиеся между собой трубчатые ответвления (поз. 33) его трубчатой части (поз. 32) с двумя горловыми частями (поз. 31), находящимися в плоскости расположения горловой части (поз. 23) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), совместно образуя, таким образом, общую горловую часть (поз. 38) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27). Корпус комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) соосно (коаксиально) размещен во входной части (поз. 15) воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1) и неподвижно закреплен к стенкам (поз. 8) воздухозаборного патрубка (поз. 7). Закрепление, в частности, может осуществляться при помощи распорных плоских ребер (поз. 21), с образованием соответствующего щелевого кольцевого воздушного зазора (поз. 25), формирующего сквозной проточный воздушный канал, образующийся вдоль наружных поверхностей стенки (поз. 20) корпуса (поз. 41) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), между его внешней поверхностью стенки (поз. 20) и внутренней поверхностью стенки (поз. 8) воздухозаборного патрубка (поз. 7). Минимальная площадь проходного сечения образованного щелевого кольцевого зазора (поз. 25) при круглых поперечных сечениях стенок входной части (поз. 15) воздухозаборного патрубка (поз. 7) и корпуса комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), определяется из зависимости:
1
I
II
где d - максимальный наружный диаметр поверхности стенки (поз. 20) круглого поперечного сечения трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), м;
2
d - минимальный диаметр проходного круглого поперечного сечения воздушной полости (поз. 9) входной части (поз. 15) круглого поперечного сечения воздухозаборного патрубка (поз. 7), м;
3
d - минимальный диаметр проходного круглого поперечного сечения воздушной полости (поз. 9) присоединительной части (поз. 16) воздухозаборного патрубка (поз. 7), м.
Не исключается использование и некруглых поперечных сечений указанных элементов (например, эллипсной, прямоугольной или неправильной геометрической формы), обеспечивающих соответствующее соблюдение условий соотношения площадей проходных сечений составных элементов устройства, аналогично зависимости (1).
2
3
Диаметры d и d при круглых цилиндрических сечениях воздухозаборного патрубка (поз. 7), могут быть выполнены как равными, так и с отличающимися габаритными размерами. При некруглых цилиндрических сечениях воздухозаборного патрубка (поз. 7), аналогичного типа утверждения относятся к их площадям поперечных сечений, которые могут быть как идентичными, так и отличающимися.
r
р
р
р
I
I
I
II
I
II
I
I
II
Геометрическая (габаритная) длина (L) трубчатой части (поз. 36) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), входящего в состав комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), составляет 1/2L (где L - геометрическая длина воздухозаборного патрубка, поз. 7). При этом, горловая часть (поз. 38) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) расположена посредине геометрической (габаритной) длины L воздухозаборного патрубка (поз. 7) и развернута по направлению засасываемого свежего воздушного заряда из атмосферы в объемную расширительную камеру воздухоочистителя (поз. 6) и далее - в цилиндры (на фиг. не показаны) ПДВС (поз. 1). Донная часть (донышко), поз. 24, четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), как составного узла конструкции устройства комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), развернута в направлении расположения заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7), размещена в зоне плоскости этого среза и может быть дополнительно оборудована аэродинамическим обтекателем засасываемого воздушного потока (поз. 26).
I
II
I
II
I
II
II
R
R
R
R
R
R
Комбинированный резонаторный глушитель Rа-Rа (поз. 27) в сборе образуется соосной (коаксиальной) установкой в трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) продольного пластинчатого делителя (поз. 28), выполненного в виде плоской жесткой звукоотражающей полимерной или металлической пластины (предпочтительно использовать тонкую пластину толщиной j=1…3 мм). При этом, помещенная внутрь трубчатой части (поз. 37), концевая торцевая поверхность продольного пластинчатого делителя (поз. 28), отстает (смещена) от поверхности стенки донной части (поз. 39) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) на заданное расстояние h (см. фиг. 2), обеспечивающее формирование соответствующего сквозного перепускного окна (поз. 29) габаритной высотой h, габаритной шириной d и площадью S=h·d, с образованием сообщающихся между собой соответствующих трубчатых ответвлений (поз. 33) трубчатой части (поз. 32) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30) одинаковых площадей проходных поперечных сечений, соотносящихся c площадью проходного сечения сквозного перепускного окна (поз. 29) в виде выражения (2):
II
I
II
I
II
I
II
I
II
II
II
I
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
R
r
R
r
Ra
Ra
Ra
Образованные горловые части (поз. 31) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30), являющегося составным элементным узлом комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), расположены в плоскости расположения горловой части (поз. 23) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19). Выбор значения параметра h предопределяет беспрепятственное распространение звуковых волн по сообщающимся между собой трубчатым ответвлениям (поз. 33) трубчатой части (поз. 32) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30), ввиду исключения в образованной таким образом волноводной воздушной полости комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) перепадов проходных сечений, которое определяется из условий принятых соотношений площади проходного сечения перепускного окна (поз. 29) и площадей проходных поперечных сечений трубчатых ответвлений (поз. 33) в составе трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) согласно выражению (2). Образуемая геометрическая габаритная длина (L) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30) меньше на величину удвоенного пробега звуковой волны до и после отражения от поверхности донной части (поз. 24), характеризуемого параметром 2h, значения удвоенной геометрической габаритной длины (L) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19). Это обеспечивает соответствующий определенный сдвиг значения его собственной резонансной частоты fв сторону принятия более высоких значений, как это иллюстрирует зависимость (26). Тем самым, расширяется частотная полоса эффективного функционирования комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) за счет близких, но не совпадающих кратно значений собственных резонансных частот f и fи, таким образом, снижается чувствительность к частотной резонансной настройке комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27). Установка внутри воздушной полости трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) продольного пластинчатого делителя (поз. 28), с образованием соответствующего сквозного перепускного окна (поз. 29) в пространственной зоне донной части (поз. 39) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), площадь которого близка к площади проходного сечения каждого из трубчатых ответвлений (поз. 33), обеспечивает беспрепятственное распространение и прохождение в пространственной зоне донной части (поз. 39) звуковых волн, распространяемых как в направлении горловой части (поз. 23) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), так и к горловым частям (поз. 31) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30). В результате этого, обеспечивается эффективное функционирование как четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), так и полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30).
Рd
На фиг. 2 схематично показан воздухоочиститель (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), содержащий воздухозаборный патрубок (поз. 7) в виде полой трубы, открытой с обоих концов, динамической длиной L, определяемой согласно выражения:
р
где L - геометрическая габаритная длина трубы (воздухозаборного патрубка, поз. 7),
Рd
1
2.
Δ - динамическое удлинение трубы (воздухозаборного патрубка, поз. 7), возникающее за счет его присоединительных с обеих концевых зон соответствующих приращений (присоединенных концевых колеблющихся воздушных масс) - Δ и Δ
Дополнительно присоединенные концевые колеблющиеся совместно с воздушной массой, заключенной в полости трубы, массы на обеих открытых концевых срезах трубы, принимаются равными 0,3 диаметра проходного круглого сечения на срезах трубы (концевых срезах воздухозаборного патрубка, поз. 7) согласно выражений (5) и (6):
Рd
R
I
I
I
В воздухозаборном патрубке (поз. 7) динамической длиной L, открытом с обоих концов, соосно (коаксиально) смонтирован четвертьволновый акустический резонатор Rа (поз. 19), представленный в виде пространственно развернутой полой тупиковой трубы (трубчатой части, поз. 22) меньшего диаметра, герметично заглушенной жесткой звукоотражающей частью (донной частью, поз. 24) со стороны расположенного открытого заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7), непосредственно излучающего звуковую энергию в открытое пространство окружающей среды. Динамическая длина L трубчатой части (поз. 22) такого типа четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19) определяется исходя из выражения (7):
r
I
I
I
II
где L - габаритная геометрическая длина внутренней воздушной полости трубчатой части (поз. 22) корпуса четвертьволнового акустического резонатора Rа, поз. 19, (трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа, поз. 27);
3
R
I
Δ - динамическое удлинение колеблющегося столба воздуха, заключенного в полости (трубчатой части, поз. 22) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), представленное соответствующей присоединенной к нему дополнительной упругой колеблющейся воздушной массой, принимаемое равным 0,3 диаметра d проходного поперечного круглого сечения среза трубчатой части (поз. 22) в зоне открытого среза его горловой части (поз. 23), определяемое согласно выражения (8):
Рd
m1
m1
R
I
I
Согласно условию развития наиболее интенсивного полуволнового (L=0,5λ) колебательного акустического резонанса воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) с собственной резонансной частотой f, динамическая длина L четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), помещенного в эту резонирующую воздушную полость, должна соответствовать выражению (9):
m1
m1
r
I
I
Таким образом, для наиболее эффективного подавления акустического резонанса, возникающего на первой полуволновой (0,5λ)собственной акустической моде, с частотой собственных резонансных колебаний f воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7), геометрическая габаритная длина L трубчатой части (поз. 22) используемого четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19) должна соответствовать условию (10):
R
3
r
3
m1
1
2
Рd
m1
m1
R
I
I
I
I
II
II
I
I
II
II
В этом случае, его динамическая длина L, уже учитывающая приращение от присоединенного динамического удлинения Δ, согласно выражению (8), обеспечит соответствующее месторасположение его геометрической габаритной длины L с учетом указанного дополняющего динамического удлинения Δ, отмеряемого от открытого горлового среза - непосредственно в зоне локализации пучности (максимальных амплитудных значений) звукового давления, формирующегося на указанной доминирующей низшей полуволновой собственной акустической моде, возникающей на собственной резонансной частоте колебаний f при полуволновом акустическом резонансе колеблющегося воздушного столба, сосредоточенного в воздухозаборном патрубке (поз. 7), с учетом присоединенных к нему «удлиняющих» приращений Δ и Δ. Тем самым, это обеспечит достаточно эффективное протекание физического процесса функционирования четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19). Компенсирующее удлиняющее концевое смещение динамической длины L воздухозаборного патрубка (поз. 7) в полость объемной расширительной воздушной камеры (поз. 11) корпуса (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6) в зоне открытого среза (поз. 17) воздухозаборного патрубка (поз. 7), позволяет тем самым обеспечить (учесть) рациональное совмещающее размещение открытой горловой части (поз. 23) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19) в зоне локализации пучности звукового давления низшей собственной полуволновой акустической моды (f, λ). Аналогичного типа утверждения относятся и к параметру выбора динамической длины L полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30), ввиду совпадения (совмещения) пространственных зон расположения его открытых горловых частей (поз. 31) с месторасположением открытой горловой части (поз. 23) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19) и результирующим совместным образованием открытой горловой части (поз. 38) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27). При этом динамическая длина полуволнового акустического резонатора Rа определяется согласно выражению:
или, в окончательном виде:
R
I
I
где L - динамическая длина четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз.19);
R
II
II
L - динамическая длина полуволнового акустического резонатора Rа (поз.30);
R
h - высота перепускного окна (поз. 29).
Ra
ms
ms
Ra
II
II
II
II
Функционирование, с задаваемой частотной настройкой на собственную (резонансную) частоту колебаний f полуволновых акустических резонаторов Rа (поз. 30), базируется на соответствующем волновом (длина волны λ, фаза волны ϕ) взаимодействии с возникающим эффектом интерференционного компенсационного подавления энергии распространяемых в упругой (воздушной) среде воздуховодных каналов системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1) звуковых волн (λ, f), совпадающего (близким по значениям) с собственными (резонансными) частотами f полуволновых акустических резонаторов Rа (поз. 30). Как известно, в общем виде частота f и длина волны λ звуковых колебаний связаны со скоростью с распространения их в упругой (воздушной) среде следующим известным [1] соотношением (13)
где λ - длина звуковой волны, м;
-1
f - частота звуковых колебаний, Гц (с);
c - скорость распространения звуковых волн (скорость звука), м/с;
[1] - Helmut V.Fuchs. Schallabsorber und Schalldämpfer, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007 - 546 р.
В свою очередь, скорость распространения звуковых волн с в воздушной среде связана известной функциональной зависимостью [1] с температурным состоянием этой среды tºС, согласно выражения (14)
где c(t) - скорость распространения звуковых волн (скорость звука) в упругой среде (воздухе) при температуре воздуха t°С, м/с;
t°С - температура воздуха в °С.
ms
Ra
4
r
R
R
r
R
II
II
II
II
II
II
Таким образом, с учетом известных выражений (13) и (14), половина длины звуковой волны ½λ, излучаемой системой впуска (поз. 36) и помещающейся в ограниченных габаритах пустотелой полости трубчатой части (поз. 32) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30) - ½λ, включающая его горловые части (поз. 31) с вязкоприсоединенными к ней динамическими удлинениями Δ на концевых частях габаритной геометрической длины трубчатой части (поз. 32) - L на величину 0,3d, характеризуемого физическим параметром динамической длины L полуволнового акустического резонатора Ra (поз. 30), удлиняющим его геометрическую длину L на величину 0,3d, может быть представлена в виде соотношения (15):
или
r
II
II
С учетом выражения (17) геометрическая длина L полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30) может быть определена из известных геометрических и рассматриваемых физических параметров согласно следующих выражений (18), (19), (20):
Ra
Приведенные зависимости (14)-(20), указывающие на зависимость от температуры окружающей среды скорости звука с(t) и длины волны λ(t), актуализируют необходимость обеспечения пониженной чувствительности используемых акустических резонаторов Ra к их частотной расстройке собственных резонансных чстот f от влияния температуры их эксплуатационного функционирования.
I
II
I
II
I
I
II
I
II
I
II
I
II
Монтажную установку с обеспечением неподвижного крепления продольного пластинчатого делителя (поз. 28) в трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), возможно производить разнообразными конструктивно-технологическими приемами, например, пазовым креплением в соответствующих пазовых углублениях (выступах), выполненных в стенке трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27, см. фиг. 12), или применением цельной монолитной детали (см. фиг. 13), или использованием адгезивного клеевого соединения или применением дополнительных механических крепежных элементов и т. п. Продольный пластинчатый делитель (поз. 28) может дополнительно содержать сквозные демпфирующие отверстия перфорации (поз. 34, см. фиг. 7.1 и 7.2), равномерно распределенные в середине динамической длины воздушной полости четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19). Указанные сквозные демпфирующие отверстия (поз. 34) в этих случаях выполняют функцию дополнительного демпфирующего диссипативного элемента по необратимому рассеиванию резонансной колебательной энергии в тепловую энергию, расширяя при этом частотную полосу эффективного функционирования акустических резонаторов Rа (поз. 19) и Rа (поз. 30). Оно осуществляется при сопутствующем снижении характеристики добротности акустических резонаторов, уменьшая при этом их чувствительность к частотной расстройке, возникающей из-за возможных изменений внешних условий эксплуатации ПДВС (поз. 1). Аналогичного типа положительную функцию расширения частотной полосы эффективного функционирования акустических резонаторов Rа (поз. 19) и Rа (поз. 30) за счет возникающего сопутствующего снижения их характеристик добротности и уменьшения их чувствительности к частотной резонансной расстройке, выполняет также и поверхность торцевой части продольного пластинчатого делителя (поз.28) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) при огибающем дифракционном диссипативном прохождении ее звуковыми волнами, распространяемыми в зоне перепускного окна (поз. 29) трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), с соответствующим эффектом необратимого теплового рассеивания звуковой энергии.
I
I
I
II
отв
Перенос месторасположения сквозных демпфирующих отверстий из поверхностной зоны внешнего обтекания стенок четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), (как это используется, в частности, в известном техническом решении по RU 2319856, где указанные сквозные демпфирующие отверстия выполнены непосредственно в самой стенке трубчатой части (поз. 22) четвертьволнового акустического резонатора Rа, поз. 19), позволяет исключить негативное шумогенерирующее (свист, шипение) воздействие процесса высокоскоростного воздушного обтекания засасываемым воздушным потоком внешней поверхности стенки трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27). Таким образом, это позволяет, при необходимости, устранять процесс нежелательной дефектной генерации паразитных шумовых излучений, вызываемых указанными сквозными отверстиями перфорации (поз. 34), как твердыми турбулизирующими вихреобразующими неоднородностями, непосредственно обтекаемыми высокоскоростным воздушным потоком. Cуммарная площадь сквозных демпфирующих отверстий (поз. 34) ΣF определяется согласно выражению (21):
d
I
II
где F - площадь проходного поперечного сечения трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
I
II
I
II
I
II
Свободные концевые срезы трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) также могут содержать дополнительные аэродинамические (антитурбулентные, антивихревые) конструктивные исполнения, выполненные, например, в виде соответствующей скругленной безкромочной стенки (см. фиг. 10.2, 10.4), с дополнительно выполненной фаской (см. фиг. 10.3), устраняющие, тем самым, острокромочные срывы засасываемого воздушного потока, обтекающего его трубчатую часть (поз. 37) в зоне открытых концевых срезов как четвертьволнового Rа (поз. 19), так и полуволнового Rа (поз. 30) акустических резонаторов, используемых в составе комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27).
1
Для дополнительного улучшения аэродинамических свойств (снижения гидравлических сопротивлений) воздухозаборного патрубка (поз. 7), его заходный срез (поз. 18) может содержать развитую офланцовочную антитурбулентную антивихревую часть (поз. 35), выполненную радиусом r, равным 2..5 мм, как это представлено на фиг. 9.
I
II
По причинам возможных разнообразий конструктивно-технологических реализаций, в пределах притязаний формулы изобретения, возможны и другие несущественные отличия реализуемых на практике геометрических форм воздухозаборного патрубка (с поперечным сечением круга, эллипса, прямоугольника, трапеции, неправильной геометрической формы) с их соответствующей монтажной компоновкой в составе конструкции комбинированного резонаторного глушителя Rа- Rа (поз. 27).
II
II
II
I
II
I
II
II
II
I
II
II
II
II
II
II
II
I
I
II
II
I
II
I
II
I
I
II
I
II
I
II
I
II
Rа
m1
4
Rа
R
R
R1
p
m1
m1
r
r
R
R
При всех разнообразных реализациях конструктивных вариантов исполнения полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30), выполняющего функцию эффективного поглотителя резонансной звуковой энергии на его собственной резонансной частоте f, совпадающей с первой полуволновой акустической модой собственных резонансных колебаний с частотой f, формирующейся в воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) ПДВС (поз. 1), когда по длине колеблющейся воздушной массы, сосредоточенной в полости его трубчатой части с присоединенными к ее концевым срезам воздушным массам размерами Δ (см. на фиг. 3), укладывается половина длины резонирующей звуковой волны 1/2λ, - открытые концевые срезы его трубчатой части сводятся (пространственно располагаются вблизи друг друга) на минимальном (конструктивно реализуемом) расстоянии. Это достигается соответствующим использованием изолированного разделения тупиковой полости трубчатой части комбинированного резонаторного глушителя Rа- Rа (поз. 27) плоской пластинчатой разделительной звукоизолирующей перегородкой, содержащей соответствующее перепускное окно (поз. 29) между образованными разделенными продольным пластинчатым делителем (поз. 28) на две части воздушными полостями, сообщающимися между собой в его средней части (в зоне формирования тупикового элемента донной частью (поз. 39) комбинированного резонаторного глушителя Rа- Rа (поз. 27), в виде сообщающихся между собой трубчатых ответвлений (поз. 33) трубчатой части (поз. 33) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30), см. фиг. 2, 3, 5, 6. В этом случае, фаза φ звуковой волны, входящей в горловые части (поз. 31) такого типа полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30), как составного элемента комбинированного резонаторного глушителя Rа- Rа (поз. 27), распространяемой через оба его открытые концевые срезы, не потерпит заметных изменений на входе его обеих открытых горловых частей (поз. 31), разделенных толщиной тонкой (j=1..3 мм) разделительной перегородки, выполненной в виде продольного пластинчатого делителя (поз. 28). Указанный диапазон толщин j разделительной перегородки, измеряемый в мм, является малым относительно длин резонирующих звуковых волн λ, измеряемых в метрах. В результате, четвертные (1/4λ)и половинные (1/2λ) значения длин резонирующей полуволновой акустической моды на ее первой собственной резонансной частоте f будут уже на порядки превышать указанный диапазон толщин j продольного пластинчатого делителя (поз. 28). Тем самым, обеспечивается приемлемая идентичность фазовых значений (синфазность) распространяемой звуковой волны, одновременно входящей в обе горловые части полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30). При варианте прямолинейного конструктивного исполнения полуволнового акустического резонатора, представленного Rr и выполняющего функцию резонансного усилителя акустической энергии, его открытые концевые срезы удалены друг от друга на расстояние габаритной геометрической длины его трубчатой части. В отличие от этого, практическое использование полуволнового акустического резонатора Rа(поз. 30) для целей резонансного поглощения звуковой энергии, генерируемой системой впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), подразумевает его помещение (аксиальную компоновку) внутри резонирующей воздушной трубчатой полости звукоизлучательного полуволнового акустического резонатора Rr, в виде полой с открытыми концевыми срезами габаритной толщины L, которым непосредственно представлен сам воздухозаборный патрубок (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1). Соответствующее расположение обеих открытых концевых срезов (горловых частей, поз. 31) указанного звукопоглощающего технического элемента, представленного полуволновым акустическим резонатором Rа (поз. 30), осуществляется в пространственной зоне формирования пучности стоячей резонирующей звуковой волны (максимального значения амплитуды звукового давления, см. фиг. 3). Оно соответствует первой собственной полуволновой резонирующей акустической моде с частотой f, формирующейся в воздушной полости звукоизлучательного полуволнового акустического резонатора Rr, в данном случае представляющего типичный воздухозаборный патрубок (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1). При этом, в указанную формирующуюся зону пучности стоячей звуковой волны на первой (полуволновой) собственной акустической моде воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) с собственной резонансной частотой f, одновременно помещается (компонуется) и открытый срез функционирующего четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19). Его открытая горловая часть (поз. 23) разделена стенкой продольного пластинчатого делителя (поз. 28), не замыкающегося с поверхностью донной части (поз. 39) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), вследствие образования соответствующего перепускного окна (поз. 29), предназначенного для беспрепятственного сообщения между собой трубчатых ответвлений (поз. 33) трубчатой части (поз. 32) полуволнового акустического резонатора Rа(поз. 30). Автономное совместное функционирование отдельных акустических резонаторов Rа (поз. 19) и Rа(поз. 30), в составе конструкции комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), позволяет не только предотвратить интенсивное резонансное звуковое излучение воздухозаборного патрубка, но и повысить надежность функционирования заявляемого технического устройства в процессе его эксплуатации, ослабить необходимые требования к соблюдению (поддержанию) постоянства в узких полях допусков жесткостных характеристик донной части (поз. 24) четвертьволнового акустического резонатора Rа(поз. 19), уменьшить влияние изменений условий окружающий среды (температуры, влажности, атмосферного давления воздуха). Стабилизированный частотный диапазон эффективного функционирования технического устройства обусловлен отличающимися значениями некратных частотных настроек акустических резонаторов Rа (поз. 19) и Rа(поз. 30), вызванных отличиями некратных соотношений геометрических (L, L) и динамических (L, L) длин их трубчатых частей, соотносимых к поверхности донной части (поз. 24) - у четвертьволнового акустического резонатора Rа(поз. 19), или к перепускному окну (поз. 29) - у полуволнового акустического резонатора Rа(поз. 30), как это следует из. фиг. 2 и фиг. 5.
I
II
I
II
I
I
II
I
II
II
I
II
I
II
II
I
I
II
I
II
I
II
I
II
При применении заявляемого шумозаглушающего устройства, выполненного в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), его составные акустические резонаторы Rа (поз. 19) и Rа (поз. 30) одновременно подключены своими открытыми горловыми частями (поз. 23, 31) к пространственной зоне формирования пучности резонирующей акустической моды, при возникновении полуволнового акустического резонанса воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7). Тем самым, это способствует устранению недостатков функционирования индивидуальных (обособленных) четвертьволновых акустических резонаторов Rа(поз. 19), вызываемых нестабильными в производстве (изготовлении) и эксплуатации жесткостными звукоотражательными характеристиками его составного элемента - звукоотражающего донышка (донной части, поз. 24). Они компенсируются реализуемым дополнительным физическим процессом подавления звуковой энергии, распространяемой в трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), при встречном противоположно направленном взаимнокомпенсирующемся взаимодействии звуковых волн, происходящем в зоне перепускного окна (поз. 29) трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа(поз. 27), которые распространяются в указанную компенсационную зону по своим индивидуальным воздушным полостям, представленным трубчатыми ответвлениями (поз. 33) трубчатой части (поз. 32) полуволнового акустического резонатора Rа(поз. 30), входящего в состав комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа(поз. 27). В этом случае, из-за наличия в составе комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа(поз. 27) полуволнового акустического резонатора Rа(поз. 30), в котором отсутствует конструктивный элемент донная часть (поз. 39), неидеальность механических (динамических жесткостных) характеристик донной части (поз. 24) четвертьволнового акустического резонатора Rа(поз. 19) в составе комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) уже не играет такой существенной роли на идеализированный физический процесс эффективной компенсации звуковых полей, реализующийся в полости трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) в зоне указанного перепускного окна (поз. 29). Таким образом, автономное и совместное функционирование двух акустических резонаторов - четвертьволнового Rа (поз. 19) и полуволнового Rа (поз. 30), как составных взаимно дополняющих частей комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа(поз. 27), обеспечивает более высокий, надежный и устойчивый эффект заглушения энергии возбужденной резонирующей (собственной) акустической моды, образующейся в воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1).
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
Перфорированные трубы (патрубки), широко используемые в конструкции глушителя шума, «обтекаемые» высокоскоростными газовыми (воздушными) потоками, наделены таким существенным недостатком (дефектом), как способностью генерировать сопутствующие им собственные «паразитные» звуковые излучения, воспринимаемые как дефектные по слуховому восприятию «узкополосные свисты» и/или «шипящие» звуки, в виде широкополосного «белого шума». В связи с этим, использование «гладких» (неперфорированных) стенок труб (патрубков), в сравнении с перфорированными, если это допускают условия эффективного функционирования технического устройства, является предпочтительней. Это достигается, в частности, согласно предложенному техническому решению по заявляемому изобретению, помещением внутрь полости трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) продольного пластинчатого делителя (поз. 28), содержащего сквозные демпфирующие отверстия перфорации (поз. 34), выполняющих функцию дополнительного диссипативного энергорассеивающего элемента, в составе технического устройства комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27). Таким образом, из конструкции исключаются аналогичного типа и функционального назначения сквозные демпфирующие отверстия непосредственно из структуры стенки трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27). Тем самым, исключается и физический процесс их высокоскоростного обтекания воздушным потоком указанных твердых неоднородностей, представленных сквозными демпфирующими отверстиями, как это и реализовано в заявляемой конструкции. Это позволяет избежать негативного физического процесса генерирования техническим устройством акустического дефекта «паразитных» звуковых излучений, в это же время реализуя эффективное демпфирующее подавление собственных полостных воздушных резонансных возбуждений высоких порядков, характеризуемых высокочастотными «акустическими откликами» возбуждаемой воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) ПДВС (поз. 1). Применение отмеченного конструктивного решения в виде перфорированного продольного пластинчатого делителя (поз. 28) в данном случае также положительно влияет на характеристику добротности функционирующих акустических резонаторов Rа (поз. 19) и Rа (поз. 30). Соответствующим образом, этот технический прием положительно отражается и на ослаблении чувствительности к частотной расстройке акустических резонаторов Rа (поз. 19) и Rа (поз. 30) из-за возможного изменения внешних условий окружающей среды и/или технического состояния объекта в процессе его длительной эксплуатации. Таким образом, реализуется устранение функционального недостатка шумозаглушающего технического устройства, связанного с потенциальным процессом возникновения в период эксплуатации частотной расстройки акустических резонаторов Rа (поз. 19) и Rа(поз. 30). Соответствующее выполнение сквозных демпфирующих отверстий перфорации (поз. 34) в конструкции продольного пластинчатого делителя (поз. 28) обеспечивает дополнительное демпфирование резонансных акустических колебаний с сопутствующим расширением частотной полосы эффективного функционирования акустических резонаторов Rа (поз. 19) и Rа(поз. 30). Перенос элемента диссипативного демпфирования колебательной энергии из зоны внешнего поверхностного высокоскоростного обтекания засасываемым в ПДВС (поз. 1) воздушным потоком стенок трубчатых частей акустических резонаторов, как это имеет место в техническом решении по RU 2319856, и/или из стенки (поз. 8) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) ПДВС (поз. 1), как это имеет место в близких аналогах (RU 2737014, SU 1037701), внутрь воздушной полости комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), где эти процессы обтекания отсутствуют, позволяет устранить потенциально возможную генерацию указанных выше «паразитных» шумовых излучений, возникающих в зонах этих отверстий перфорации при их обтекании высокоскоростными воздушными потоками.
I
II
I
II
I
II
Rа
Rа
Вторым техническим приемом уменьшения (ослабления) чувствительности к частотной расстройке акустических резонаторов, путем соответствующего расширения частотной полосы их эффективного функционирования, который реализован в техническом устройстве заявляемого комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), является использование индивидуальной некратной частотной настройки каждого из акустических резонаторов Rа (поз. 19) и Rа(поз. 30), т.е. на кратно не совпадающие значения (k ≠ 2,3,4) их собственных резонансных частот f и f.
Rа
С учетом выражения (13), в самом общем виде собственные резонансные частоты звуковых колебаний f могут быть определены как
где с - скорость звука, м/с;
Ra
λ - длина резонирующей звуковой волны, м;
k - коэффициент кратности (k  = 1,2,3…).
I
I
Rа
Соответственно, для четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), его собственные резонансные частоты f могут быть определены по выражению (23):
Ra
Rа
I
I
I
где λ - длина звуковой волны на частоте собственных (резонансных) колебаний f четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), м.
II
II
Rа
Для полуволнового акустического резонатора Rа (поз.30), его собственные резонансные частоты f могут быть определены согласно выражению (24):
Ra
Rа
II
II
II
где λ - длина звуковой волны на частоте собственных (резонансных) колебаний f полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30), м.
R
R
R
I
II
I
II
Как следует из фиг. 2, 3 и 5, динамические длины четвертьволнового акустического резонатора Lи полуволнового акустического резонатора L отличаются между собой не кратно, т.е. не в целое число раз (не являются кратными между собой по своим габаритам). Это обусловлено наличием в конструкции комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) перепускного окна высотой h. Длины соответствующих звуковых волн, формирующихся в воздушных полостях их трубчатых частей, низших резонансных акустических мод составят при этом:
Rа
II
II
Собственная резонансная частота f полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30) в этом случае составит:
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
R
Ra
Ra
Rа
Rа
R
Ra
R
Ra
Rа
Rа
Наличие малогабаритного перепускного окна (поз. 29) в воздушной полости трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) высотой h обусловит некратность соотношений габаритов длин распространяемых звуковых волн λ и λ низших собственных акустических мод акустических резонаторов Rа (поз. 19) и Rа (поз. 30), характеризующихся соответствующими отличающимися значениями частот собственных резонансных колебаний f и f (h<< λ, h<< λ), что приводит к достаточно близким кратным значениям (но кратно полностью не совпадающим) f и f. Достижением этого результата и обеспечивается указанный выше эффект расширения частотной полосы эффективного функционирования заявляемого технического устройства - комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) с соответствующим сопутствующим положительным эффектом расширения частотной области его резонансного возбуждения и снижения его чувствительности к потенциальной частотной расстройке.
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
Преимуществом заявляемого технического решения, в сравнении с рассматриваемыми аналогами, является не только его конструктивная компактность, достигаемая за счет комбинированной компоновочной интеграции составных акустических резонаторов Rа (поз. 19) и Rа(поз. 30) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа(поз. 27) во внутреннюю полость (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7), но и потенциальное исключение, при этом, дополнительных вибрационных динамических возбуждений структурного звука твердой структуры стенки трубчатой части (поз. 30) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) и достигаемое соответствующее уменьшение излучения корпусного структурного шума как непосредственно стенками (поз. 8) воздухозаборного патрубка (поз. 7), так и стенками корпуса (поз. 41) заявляемого технического устройства ввиду его аксиального помещения внутри полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7). Стенки (поз. 8) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) в данном случае, выполняют уже функции пассивного звукоизолирующего кожуха, в виде экрана, охватывающего внешне конструкцию комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа(поз. 27). Также выполненное конструктивное внутреннее силовое структурное замыкание стенок трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), используемым продольным пластинчатым делителем (поз. 28), позволяет дополнительно повысить изгибную жесткость тонкостенной конструкции корпуса устройства в целом (продольный пластинчатый делитель, поз. 28, выполняет, в этом случае, функцию внутреннего замыкающего ребра жесткости), что особенно важно при тонкостенном конструктивном исполнении корпуса комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) из полимерного материала.
I
II
Функционирование заявленного технического устройства комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27) базируется на использовании физических основ прикладной акустики, изложенных, в частности, в публикациях [1]-[3]:
[1] - Helmut V.Fuchs. Schallabsorber und Schalldämpfer, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007 - 546 р.
[2] - Исакович М. А. Общая акустика. Учебное пособие. Издательство «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, М., 1973 г., 495 с.
[3] - Юдин Е.Я., Борисов Л.А., Горенштейн И. В. и др.; Борьба с шумом на производстве / Справочник под общей ред. Е.Я. Юдина. - М. : машиностроение,1985. - 399 с.
I
II
III
I
II
III
I
II
III
III
III
III
III
I
II
III
I
II
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
I
II
Rа
Rа
Rа
Rа
пад
Rа
Rа
Rа
Rа
Rа
Функционирование отдельных типов акустических резонаторов, в качестве технических устройств заглушения звуковой энергии, базируется на реализации физического процесса беспрепятственного прохождения звуковой волны в горловые части акустических резонаторов (Rа, Rа, Rа), когда акустическая (волновая) проводимость их горловых частей стремится к бесконечности, а акустическое (волновое) сопротивление прохождению волны в указанные горловые части стремится к нулю. Указанный физический процесс, осуществляется с частотой колебаний (собственной резонансной частотой f), падающих на горловые части акустических резонаторов (Rа, Rа, Rа), звуковых волн, совпадающих с частотой собственных резонансных колебаний акустических резонаторов (f, f, f). В этом случае, в них возбуждаются собственные акустические резонансы колебаний воздушного столба, сосредоточенного, в частности, в горловой части акустического резонатора Гельмгольца Rа, происходящие с высокой амплитудой колебаний воздушной массы, сосредоточенной в его горловой части (а также и присоединенной к ней с обеих сторон горловой части на ее концевых зонах некоторых дополнительных масс воздуха, с учетом конкретных геометрических параметров горловой части, температуры, влажности и атмосферного давления воздушной среды). Таким образом, при собственных резонансных колебаниях воздушной массы в горловой части акустического резонатора Гельмгольца Rа, возникает сопутствующий этому физический процесс диссипативного теплового энергорассеивающего трения резонансно (с большой амплитудой) колеблющейся массы воздуха о контактирующую с ней поверхность стенки горловой части, что и обуславливает необратимый процесс потерь (поглощения) колебательной акустической энергии (амплитуды), падающей (входящей) Р в горловую часть звуковой волны на указанной частоте звуковых колебаний, совпадающей с собственной резонансной частотой колебаний f акустического резонатора Rа и необратимым переходом этой колебательной энергии в рассеиваемую тепловую энергию. В свою очередь, акустические резонаторы Rа (поз. 19) и Rа(поз. 30), в отличие от акустических резонаторов Гельмгольца Rа, осуществляют физический процесс поглощения энергии звуковой волны, базирующийся на взаимной противофазной компенсации полей давлений, образуемой падающей на горловую часть (поз. 23) и отраженной звуковой волны от донной части (поз. 24) акустического резонатора Rа (поз. 19), или в процессе их синфазного (без существенного сдвига фазы) противонаправленного прохождения, при распространении по сообщающимся полостным воздушным трубчатым ответвлениям (поз. 33) трубчатой части (поз. 32) участкам акустического резонатора Rа(поз. 30), синфазность прохождения которого обеспечена близкорасположенными (сдвинутыми на минимальное расстояние, составляющее толщину стенки j продольного пластинчатого делителя, поз. 28, равную 1…3 мм) друг к другу концевыми участками горловых частей (поз. 31) акустического резонатора Rа(поз. 30, см. фиг. 5). В результате указанных физических процессов, осуществляется эффективная противофазная взаимная амплитудная компенсация распространяемых в противоположных направлениях звуковых волн, частота колебаний которых совпадает с собственной резонансной частотой колебаний акустических резонаторов Rа (поз. 19) и Rа(поз. 30) - f, f, когда волновая акустическая проводимость горловой части Rа (поз. 23), как и горловых частей Rа, поз. 31, стремится к бесконечности, а волновое акустическое сопротивление прохождению такой волны в горловые части акустических резонаторов Rа (поз. 19) и Rа(поз. 30) стремится к нулю. Этим и обеспечивается их высокая эффективность подавлять (поглощать) распространяемую звуковую энергию на дискретных частотах звуковых колебаний, совпадающих с собственными (резонансными) частотами этих акустических колебаний резонаторов Rа (поз. 19) и Rа(поз. 30) - f и f.
Сравнение научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное устройство имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование их в заявленной совокупности признаков дает возможность получить новый технический результат, следовательно, предложенное техническое решение обладает новизной по сравнению с известным уровнем техники. Предложенное техническое решение промышленно применимо, так как может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
I
II
I
II
Заявленное техническое устройство в виде системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), оборудованной комбинированным резонаторным глушителем Rа-Rа (поз. 27), работает следующим образом. При процессе сгорания топливовоздушной смеси в камере сгорания ПДВС (поз. 1), вращении коленчатого вала, возвратно-поступательное перемещение поршней (на фиг. не показаны) ПДВС (поз. 1), в процессе осуществления рабочего такта впуска (всасывания воздуха в цилиндры, на фиг. не показаны), создает периодические пульсирующие разрежения (давления) во впускной магистрали его системы впуска (поз. 36), организуя периодическое переменное во времени поступление свежего заряда воздуха в цилиндры ПДВС (поз. 1) из окружающей атмосферы через заходный срез (поз. 18) входной части (поз. 15) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36). Засасываемый воздух через заходный срез (поз. 18) проходит по щелевому кольцевому зазору (поз. 22), образуемому внутренними поверхностями стенок (поз. 8) воздухозаборного патрубка (поз. 7) и внешними поверхностями стенок (поз. 20) корпуса (поз. 41) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), формирующему соосный (аксиальный) сквозной проточный воздушный канал, поступает в воздушную полость (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7), и далее - через открытый срез (поз. 17) присоединительной части (поз. 16) воздухозаборного патрубка (поз. 7) поступает внутрь воздушной полости (поз. 11) объемной расширительной камеры корпуса (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6), где происходит определенное демпфирование амплитуд рабочих газодинамических пульсаций засасываемого воздуха при его объемном расширении в полости объемной расширительной камеры, а также производится соответствующая очистка засасываемого воздуха от содержащихся в нем твердых и аморфных частиц фильтрующим элементом (поз. 12) воздухоочистителя (поз. 6). Далее, через выпускное отверстие (поз. 13) корпуса (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6) засасываемый воздух попадает в магистральную соединительную трубу (поз. 5). При этом, в дальнейшем также происходит определенное дополнительное демпфирование амплитуд пульсаций расхода засасываемого воздуха при его объемном расширении в полости ресивера (поз. 4), который одновременно обеспечивает также разъединительное ослабление («развязку») нежелательной для процесса наполнения цилиндров воздушным зарядом волновой взаимосвязи между присоединенными и сообщающимися с его полостью впускными трубами (поз. 2). Далее, по впускным трубам (поз. 2), с устройством распределения топливовоздушной смеси (поз. 40) по цилиндрам ПДВС (поз. 1), при открывании соответствующих впускных клапанов (поз. 3), в соответствии со скоростным режимом работы (частотой вращения коленчатого вала) ПДВС (поз. 1), тактностью работы ПДВС (поз. 1) и числом цилиндров ПДВС (поз. 1), засасываемый очищенный воздух попадает в соответствующие цилиндры (на фиг. не показаны) ПДВС (поз. 1).
I
II
С другой стороны, в противоположном направлению движения воздуха, по отношению к направлению засасываемого в цилиндры (на фиг. не показаны) ПДВС (поз. 1) воздушного заряда, распространяются звуковые волны, генерируемые в магистрали системы впуска (поз. 36) в результате периодического возвратно-поступательного перемещения поршней (на фиг. не показаны) в цилиндрах (на фиг. не показаны) ПДВС (поз. 1), вследствие периодически возникающих пульсационных давлений (разрежений и сжатий) засасываемого воздушного потока в моменты открытия и закрытия впускных клапанов (поз. 3), с образованием соответствующих пульсирующих колебаний расхода и переменного во времени давления газа (смеси воздуха и топлива), формирующего физический процесс генерирования и распространения упругих звуковых волн на рабочих частотах и конкретных кратных им порядковых гармониках следования рабочих процессов впуска, в соответствии с конкретным скоростным режимом работы (частотой вращения коленвала, тактностью рабочего процесса и числом цилиндров ПДВС, поз. 1). За счет возникновения и распространения упругих колебаний в звуковом диапазоне частот, генерируемый звук формируется в моменты открытий и закрытий впускных клапанов (поз. 3) газораспределительного механизма ПДВС (поз. 1), который распространяется по впускным трубам (поз. 2) с устройством распределения топливовоздушной смеси (поз. 40) в полость ресивера (поз. 4). Далее, по магистральной соединительной трубе (поз. 5), в процессе своего распространения звуковые волны попадают через выпускное отверстие (поз. 13) в воздушную полость (поз. 11) объемной расширительной камеры корпуса (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6). Затем, через открытый срез (поз. 17) присоединительной части (поз. 16) звуковые волны распространяются в воздушную полость (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7), проходят по щелевому кольцевому зазору (поз. 25), образующемуся между внутренними поверхностями стенок (поз. 8) воздухозаборного патрубка (поз. 7) и внешними поверхностями стенок (поз. 20) трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), и через заходный срез (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) излучаются в открытое пространство окружающей среды. Массовый расход поступившего свежего заряда воздуха в воздушную полость (поз. 11) корпуса (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6), при этом непрерывно периодически изменяется во времени, в виде выраженной доминирующей пульсирующей частотной составляющей на частоте рабочего процесса (частоте следования) впускных импульсов, а также на кратных ей частотных гармониках. Именно эти газодинамические колебания и сопутствующие им упругие звуковые волны «разрежения-сжатия» воздуха, распространяющиеся во впускной магистрали, вызывают как непосредственное излучение звуковой энергии (шума) открытым заходным срезом (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) в окружающую среду, так и производят динамическое возбуждение и сопутствующее ему дополнительное резонансное звуковое излучение и резонансное усиление излучения отдельных составных волноводных элементов системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1). В результате этого процесса, на собственных частотах колебаний составных волноводных элементов системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), это приводит к возникновению дополнительных интенсивных акустических резонансов, выделяющихся в спектрах шумового излучения системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1) и ПДВС (поз. 1) в целом (в его суммарном совокупном звуковом поле).
ms
m1
m2
m3
ms
m1
m2
m3
II
В результате скачкообразного расширения и сжатия волноводного канала в зоне образованной воздушной полости (поз. 11) объемной расширительной камеры корпуса (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6) и образования в ней соответствующей воздушной волноводной «звукоотражающей пробки», происходит частичное отражение распространяемой звуковой волны обратно к источнику возбуждения и ее генерирования - к впускному клапану (поз. 3). Оно осуществляется как от зоны открытого среза выпускного отверстия (поз. 13) воздушной полости (поз. 11) объемной расширительной камеры корпуса (поз. 10), так и зоны открытого среза (поз. 17) воздухозаборного патрубка (поз. 7) со стороны воздушной полости (поз. 11). При указанном процессе прохождения звуковой волны, распространяемой в объемной расширительной воздушной полости (поз. 11) корпуса (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6), ее энергия также частично диссипативно рассеивается пористой воздухопродуваемой структурой фильтрующего элемента (поз. 12). В зоне открытого среза (поз. 17) присоединительной части (поз. 16) воздухозаборного патрубка (поз. 7) звуковая волна частично отражается обратно к воздушной полости (поз. 11) объемной расширительной камеры корпуса (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6) вследствие скачкообразного процесса сужения (сжатия) проходного сечения рассматриваемого звукопередающего акустического волновода (звукопередающего волноводного канала). Звуковая волна при этом передается в воздушную полость (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) и распространяется в направлении от открытого среза (поз. 17) в присоединительную часть (поз. 16) воздухозаборного патрубка (поз. 7) и к заходному срезу (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7), где также происходит процесс частичного отражения звуковой волны в противоположном направлении («внезапное расширение» акустического волновода в зоне свободного пространства окружающей среды). При этом, оставшаяся часть неотраженной звуковой энергии в виде звуковой волны свободно излучается открытым заходным срезом (поз. 18) в окружающее воздушное пространство. Частичное отражение звуковой волны в зоне открытого заходного среза (поз. 18) воздухозаборного патрубка (поз. 7) также вызывается скачкообразным изменением волнового акустического сопротивления звукопередающего волновода в зонах его «внезапных» скачкообразных изменений, как и в выше приведенных примерах, рассмотренных в зонах ее входа и выхода из воздушной полости (поз. 11) объемной расширительной камеры корпуса (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6). При распространении звуковой волны в воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7), в ней возбуждаются собственные резонансные акустические колебания с частотой f (f, f, f) воздушной массы воздуха, заключенной в полости этой трубы, открытой с обеих концевых срезов, по типу классического полуволнового акустического резонатора Rr, широко используемого в разнообразной технике преднамеренного усиления акустических излучений. В случае непрерывного во времени динамического возбуждения указанной воздушной массы, сосредоточенной в полости такой трубы, периодическими импульсными пульсациями засасываемого воздуха в рабочем процессе наполнения воздушным зарядом цилиндров ПДВС (поз. 1), на возбужденных в трубе ее собственных частотах колебаний f происходит соответствующее резонансное усиление звука, излучаемого открытыми срезами трубы, осуществляемое как в направлении объемной расширительной полости (поз. 11) корпуса (поз. 10) воздухоочистителя (поз. 6), так и непосредственно в направлении ее противоположного концевого среза, и дальше - в открытое пространство окружающей среды. Наиболее сильными (энергоемкими) резонансные звуковые колебания регистрируются при этом на их низших собственных частотах колебаний (на низших собственных акустических модах), как правило, на первой и кратной ей более высоким обертонам - второй и третьей собственных акустических модах, соответственно, с частотами f, f и f.
Физические процессы распространения прямых и отраженных звуковых волн в зонах скачкообразных перепадов сечений звукопередающих акустических волноводов (составных взаимосвязанных сообщающихся трубопроводных элементов системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1)) и их динамические взаимодействия способствуют процессу формирования в них стоячих звуковых волн на соответствующих собственных акустических модах, характеризующихся выраженным неравномерным формированием и распространением звуковых давлений в виде пучностей (максимумов) и узлов (минимумов), вызывающих, в конечном итоге, интенсивные акустические резонансы (резонансное усиление излучаемой звуковой энергии) указанными элементами составного волновода, представленного составными элементами системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), требующие применение дополнительных технических устройств их эффективного подавления (ослабления).
I
I
I
II
I
I
I
I
I
I
I
Ra
m1
m1
Рd
Ra
m1
m1
Применение в качестве технического устройства шумоглушения системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19) с собственной резонансной частотой звуковых колебаний f, в качестве одного из составных узловых элементов комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), настроенного на подавление наиболее энергоемкой низшей полуволновой собственной резонансной формы колебаний (собственной полуволновой акустической моды) воздушного объема, заключенного в полости (поз.9) воздухозаборного патрубка (поз. 7), с частотой собственных звуковых колебаний f, когда половина длины резонирующей (стоячей) звуковой волны 0,5λ, укладывающейся в пределах габаритов динамической длины L воздухозаборного патрубка (поз. 7), при размещении его горловой части (поз. 23) в зоне максимальных значений амплитуд звукового давления, локализирующихся в воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7). Минимальное значение звукового давления собственного акустического резонанса с частотой f четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), формирующегося в воздушной полости его трубчатой части (поз. 22), на его свободном открытом срезе горловой части (поз. 23), позволяет обеспечить наиболее эффективное прохождение («продавливание») резонирующих звуковых волн в воздушную полость его трубчатой части (поз. 22). Таким образом, данный физический процесс характеризуется возникновением явления «короткого акустического замыкания» (вызываемого высокой проводимостью его горловой части, поз. 23) звуковых колебаний из воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) в воздушную полость трубчатой части (поз. 22) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19). Входящая в горловую часть (поз. 23) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19) звуковая волна, характеризуемая параметрами f и λ, распространяется по тупиковому волноводному каналу его трубчатой части (поз. 22) в направлении расположения жесткого звукоотражающего донышка донной части (поз. 24). Отраженная от жесткой звукоотражающей донной части (поз. 24) звуковая волна, распространяясь в обратном направлении к горловой части (поз. 23) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), будет складываться при этом в противофазе (близкой к противофазе) с амплитудой звукового давления входящей в четвертьволновый акустический резонатор Rа (поз. 19) звуковой волны. В результате образующегося интерференционного противофазного сложения в полости трубчатой части (поз. 22) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19) соответствующих амплитуд звуковых давлений падающей в горловую часть (поз. 23) и отраженной от донной части (поз. 24) звуковых волн, энергия результирующих звуковых волн будет соответственно эффективно уменьшена (скомпенсирована).
II
II
II
Ra
пад
вых
В это же время, генерируемые в системе впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1) звуковые волны, распространяемые по составным элементам впускной магистрали системы впуска (поз. 36), включая и рассматриваемую воздушную полость (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7), аналогичным образом попадают в горловые части (поз. 31) трубчатых ответвлений (поз. 33) трубчатой части (поз. 32) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30) с собственной резонансной частотой колебаний f, располагаемые в непосредственной близости друг к другу, что обуславливает их синфазное (с идентичными значениями фаз распространяемых по ним звуковых волн) параллельное попадание (вхождение) и последующее соответствующее волноводное распространение и взаимодействие. При распространении по указанным трубчатым ответвлениям (поз. 33) трубчатой части (поз. 32), происходит их дальнейшее встречное взаимно проникающее, взаимно компенсирующее энергетическое демпфирование, реализующееся в срединной зоне трубчатой части (поз. 32) - в зоне перепускного окна (поз. 29). Далее, оно реализуется и при встречном распространении волновых импульсов синфазных звуковых давлений навстречу друг другу по обоим составным половинчатым четвертьволновым участкам трубчатых ответвлений (поз. 33) их полуволновой трубчатой части (поз. 32, см. фиг. 5). В это же время, в зоне их открытых горловых частей (поз. 31) реализуется дополнительная противофазная энергетическая компенсация полей давлений падающих (входящих) Р и выходящих из горловых частей Р звуковых волн. В результате, в указанной пространственной компенсационной зоне реализуется самокомпенсирующееся ближнее гидродинамическое поле близкорасположенных пульсирующих пар противонаправленных акустических монополей, формирующих, в итоге, слабо излучающие звук акустические диполи, как это наглядно иллюстрирует схема на фиг. 6. В свою очередь, формирующиеся, при этом, пары акустических диполей (горизонтальные и вертикальные) в отмеченной пространственной зоне открытых срезов составных горловых частей (поз. 31) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30), образуют акустические излучатели еще более высокого порядка - акустические квадруполи, характеризующиеся, при прочих равных условиях, существенно более слабым излучением акустической энергии в сопоставлении с излучателями не только монопольного, но и дипольного типов. В итоге, реализуются взаимоподавляющие эффекты эффективного энергетического подавления звукового излучения из-за возникающей взаимной противофазной компенсации генерируемых горловыми частями (поз. 31) соответствующих полей звуковых давлений (см. фиг. 5, 6).
II
II
I
II
I
I
I
II
I
II
I
I
II
I
II
I
II
II
Ra
m1
m1
Ra
R
R
Одновременно с функционированием полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30) с собственной резонансной частотой колебаний f, в составе комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), осуществляемого подавление резонансного акустического излучения, генерируемого возбужденными акустическими резонансами в воздухозаборном патрубке (поз. 7) с собственной резонансной частотой колебаний f, реализуется также аналогичного типа подавление полуволнового акустического резонанса воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) с собственной резонансной частотой колебаний f, совместно и автономно функционирующим четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), на собственной резонансной частоте колебаний f. Одновременное функционирование двух акустических резонаторов - четвертьволнового Rа (поз. 19) и полуволнового Rа (поз. 30) в составе комбинированной компактной конструкции комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27), позволяет повысить как эффективность, так и надежность его эксплуатации, обеспечивать более высокую величину заглушения уровня «паразитного» шумового излучения системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), уменьшить чувствительность частотной расстройки устройства шумоглушения, вызываемой как изменениями внешних условий окружающей среды, в которых эксплуатируется объект, так и возможными технологическими и эксплуатационными изменениями жесткостных звукоотражающих характеристик структуры донной части (поз. 24) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), входящего в состав заявляемого устройства шумоглушения - комбинированного резонаторного глушителя Rа-Rа (поз. 27). Также, отмеченному преимуществу способствует конструктивно образующееся различие габаритных динамических длин (L и L) трубчатой части (поз. 22) четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19) и трубчатой части полуволнового акустического резонатора Rа, образуемой габаритным составом трубчатых ответвлений (поз. 33) трубчатой части (поз. 32) полуволнового акустического резонатора Rа (поз. 30).
I
II
I
I
II
h
e
e
Высокая акустическая (шумозаглушающая) эффективность заявленного технического решения, смонтированного в составе системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), дополнительно оборудованной устройством шумоглушения, представленным в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа- Rа (поз. 27), в сравнении с сопоставляемыми вариантами системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1) без дополнительного монтажа устройства шумоглушения в воздушной полости (поз. 9) воздухозаборного патрубка (поз. 7), а также с сопоставляемым вариантом монтажа устройства шумоглушения по известному техническому решению согласно прототипа (RU 2098652), представленным в виде функционирующего единичного четвертьволнового резонаторного глушителя Rа (поз. 19), подтверждается приведенными результатами экспериментальных исследований (фиг. 14…33). Сопоставительные экспериментальные исследования проведены в специализированном помещении моторного испытательного стенда безэховой акустической камеры в условиях свободного звукового поля, на натурном образце четырехцилиндрового четырехтактного ПДВС (поз. 1), рабочим объемом цилиндров V = 1,6 л, номинальной эффективной мощностью N = 66 кВт, эффективным крутящим моментом M = 146 Н·м, результаты которых представлены на фиг. 14…33. Из анализа приведенных результатов исследований следует, что оборудование (комплектование) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1) техническим устройством шумоглушения, представленным комбинированным резонаторным глушителем Rа- Rа (поз. 27), позволяет уменьшить генерируемые системой впуска (поз. 36) уровни звука (УЗ, дБА), во всем контролируемом скоростном режиме работы ПДВС (поз. 1), регистрируемые в экспериментально установленных характерных диапазонах частот, ответственных за резонансное излучение шума системой впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1):
- в 1/3 октавной полосе с центром 250 Гц - на 12 дБА (фиг. 15);
- в 1/3 октавной полосе с центром 315 Гц - на 15…30 дБА (фиг. 16);
- в 1/3 октавной полосе с центром 400 Гц - на 3…13 дБА (фиг. 17).
Как следует из приведенных фиг. 18…20, в 1/3 октавных полосах частот с центрами 630, 800, 1250 Гц - сопоставляемые УЗ практически идентичны. УЗ в отмеченном частотном диапазоне не характеризуют акустическое излучение системы впуска (поз. 36) ПДВС, поз. 1), регистрируемое в контрольной измерительной точке испытательного моторного стенда помещения безэховой акустической камеры, относящееся к резонансному звуковому излучению воздухозаборного патрубка (поз. 7) воздухоочистителя (поз. 6) системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), что подтверждалось их сопоставлением с регистрируемыми уровнями акустического фона (шумовых помех в регистрируемой точке).
Приведенные на фиг. 21…28 спектры звукового излучения, регистрируемого в контрольной измерительной точке, при сопоставительных исследованиях акустических характеристик системы впуска (поз. 36) на скоростных режимах работы ПДВС (поз. 1) на отдельных частотах (оборотах) вращения коленчатого вала n, характеризуемых резонансное акустическое излучение системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), равных 2060 1/мин, 2620 1/мин, 2700 1/мин, 3100 1/мин, 3260 1/мин, 4220 1/мин, 4540 1/мин и 4700 1/мин - указывают на значительный достигаемый шумопонижающий эффект заявленного технического устройства, равный 12 дБА (фиг. 21), 15 дБА (фиг. 22), 5…13 дБА (фиг. 23), 21 дБА (фиг. 24), 22 дБА (фиг. 25), 19 дБА (фиг. 26), 27 дБА (фиг. 27), 23 дБА (фиг. 28).
I
II
На приведенных фиг. 29…31 представлены результаты исследований, указывающие также на потенциальное достижение дополнительного увеличения эффекта шумоглушения системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1), оборудованной техническим устройством шумоглушения в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа- Rа (поз. 27), при варианте введения дополнительных сквозных демпфирующих отверстий перфорации (поз. 34, выполненных в виде двух отверстий диаметром 3 мм), в продольном пластинчатом делителе (поз. 28), согласно заявляемого зависимого пункта 4 формулы изобретения, равного 1…5 дБА, зарегистрированного в характерной для типичных вихревых звуков, широкополосной высокочастотной области звукового спектра 6300…10000 Гц.
I
II
I
II
I
II
I
II
I
e
e
На фиг. 32 и 33 представлены результаты мощностных испытаний ПДВС (поз. 1), оборудованного системой впуска (поз. 36), содержащей техническое устройство шумоглушения, представленное в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа- Rа (поз. 27), при установленном продольном пластинчатом делителе (поз. 28) в его трубчатой части, поз. 37, (с реализацией одновременного функционирования в составе комбинированного резонаторного глушителя Rа- Rа (поз. 27) двух акустических резонаторов - четвертьволнового Rа (поз. 19) и полуволнового Rа, поз. 30), а также при демонтаже из полости трубчатой части (поз. 37) комбинированного резонаторного глушителя Rа- Rа (поз. 27) продольного пластинчатого делителя (поз. 28), с итоговой реализацией функционирования исключительно только одного четвертьволнового акустического резонатора Rа (поз. 19), как это предусматривает техническое решение по патенту RU 2098652. Как следует из представленных результатов экспериментальных исследований, не отмечено заметных негативных изменений параметров эффективного крутящего момента (М) и эффективной номинальной мощности (N) при работе исследуемого образца ПДВС (поз. 1) по внешней скоростной характеристике (с полной нагрузкой).
I
II
I
II
I
I
II
I
II
Сопоставление акустических характеристик системы впуска (поз. 36), оборудованной техническим устройством шумоглушения, выполненным в виде комбинированного резонаторного глушителя Rа- Rа (поз. 27), с одновременно функционирующими обеими акустическими резонаторами - четвертьволновым Rа (поз. 19) и полуволновым Rа (поз. 30), в сравнении с функционирующим только одним четвертьволновым акустическим резонатором Rа (поз. 19), реализуемым при демонтаже из заявляемого технического устройства шумоглушения продольного пластинчатого делителя (поз. 28), свидетельствует о более высоких шумозаглушающих качествах полнокомплектного комбинированного устройства шумоглушения, оборудованного обеими функционирующими в составе комбинированного резонаторного глушителя Rа- Rа (поз. 27) акустическими резонаторами Rа (поз. 19) и Rа (поз. 30), с достижением более высоких регистрируемых шумозаглушающих эффектов в среднем на 3 дБА (см. фиг. 14…31), при этом на отдельных скоростных режимах резонансного звукового излучения системы впуска (поз. 36) ПДВС (поз. 1) зарегистрированный дополнительный шумопонижающий эффект составляет 4 дБА.