МНОГОКАМЕРНЫЙ ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ВЫХЛОПА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ КОЛЕСНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к многокамерным, в частности, трехкамерным глушителям шума выхлопа двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС).
При работе камерного глушителя в месте расширения газопровода (т.е. в месте появления собственно камеры) создается скачкообразно увеличенное волновое сопротивление - "волновая пробка", что в определенных диапазонах частот звукового спектра препятствует беспрепятственному прохождению звука через глушитель без заметного ослабления, т.е. обеспечивается уменьшение уровня акустической энергии, излучаемой в окружающую среду. В такой конструкции глушителя (типа центральной расширительной камеры) имеется заданная граничная частота, начиная только с которой глушитель начинает эффективно работать (заглушать шум). В это же время, характеристика заглушения такого глушителя представляет собой не восходящую наклонную линию, указывающую на рост величины заглушения акустической энергии с увеличением частоты звукового спектра выхлопа, а кривую, как с ярко выраженными максимумами заглушения в отдельных частотных диапазонах, так и ярко выраженными "провалами" на отдельных дискретных частотах, или полосах частот в характеристике заглушения. В ряде случаев на частотах "провалов" в характеристике заглушения наблюдается не только нулевое заглушение шума, но даже некоторое усиление шума выхлопа на этих частотах.
Именно эти многочисленные "провалы" являются характерным "акустическим дефектом" конструкций камерных глушителей шума. Частоты на которых наблюдаются указанные "провалы", соответствуют частотам кратных гармоник полудлин волн, укладывающихся в трехмерном пространстве расширительной камеры глушителя между противолежащими жесткими стенками камеры глушителя. Для уменьшения числа таких провалов (сведения их к минимуму) и применяют различные конструктивные элементы в глушителях, например, внутреннее введение срезов патрубков газопровода в полость камеры глушителя в зоны, где эти кратные полудлинновые гармоники не будут возбуждаться, или же возбудившись - не будут выводиться (передаваться) из полости камеры дальше по выхлопной трассе газопровода в окружающую среду. Такими зонами исключения (существенного ослабления) возбуждения или передачи энергии низших собственных акустических мод камеры являются узлы (минимумы) колебаний звуковых давлений, распределенных по трехмерному пространству камеры на данных собственных модах.
Принцип ослабления возбуждения и/или передачи звуковой энергии низших собственных резонансных мод из полости камеры в газопровод реализован в известном однокамерном глушителе шума выхлопа для двигателя внутреннего сгорания, авторское свидетельство СССР №1092290, МКИ F 01 N 1/00, БИ №18/84, содержащем по меньшей мере одну цилиндрическую камеру с торцевыми стенками и соосными патрубками. Отличительной особенностью известного глушителя является то, что для повышения акустической эффективности заглушения шума расширительной камерой, при одновременном достижении низких гидродинамических сопротивлений, динамические (акустические) срезы подводящего и отводящего патрубков камеры (т.е. условно удлиненные на 0,2...0,4D от своего статического геометрического положения, за счет присоединенной массы колеблющегося газа на концевых участках патрубков, где D - диаметр проходного сечения соответствующего патрубка) размещены в узловых зонах низших собственных резонансных продольных форм (первой и второй) колебаний газового объема в камере глушителя, т.е. реализующихся по длине расширительной камеры, в зонах, где величина звукового давления на указанной акустической моде близка к нулю, что предотвращает (существенно ослабляет) дальнейшую передачу звуковой энергии этих форм (мод) колебаний наружным концевым срезом отводящего патрубка в окружающую среду.
Такая конструкция известного глушителя в ряде случаев хорошо вписывается, в частности, в концепцию спортивных автомобилей, некоторых стационарных энергетических установок с предъявляемой достаточно ограниченной невысокой величиной заглушения шума. Однако, ее акустической эффективности явно недостаточно для легковых автомобилей массового производства, поскольку здесь предъявляются значительно более жесткие требования национальных и международных стандартов по предельно допустимому значению уровней внешнего и внутреннего шума транспортных средств, предохраняющих окружающую среду от чрезмерного акустического загрязнения.
Дальнейшим совершенствованием рассмотренного типа глушителя является конструкция многокамерного глушителя, описанная в авторском свидетельстве СССР №1420193, МКИ F 01 N 1/00, БИ №32/88 (или более подробно см. Волгин С.Н. и др. Цветной иллюстрированный альбом. Автомобили ВАЗ-2110, ВАЗ-2111, ВАЗ-2112 и их модификации. Москва, "Третий Рим", 1998, с.30-31), обладающая существенно более высокой эффективностью заглушения шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, как по величине, так и более широким частотным диапазоном полосы заглушения, которая, в частности, в настоящее время применяется в ряде моделей автомобилей серийного производства ОАО "АВТОВАЗ". Указанный выше глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания является трехкамерным, содержит корпус с торцевыми стенками и соосными впускным и выпускным патрубками, причем динамические срезы последних размещены внутри центральной камеры корпуса. Корпус глушителя выполнен овальным и снабжен по меньшей мере одной поперечной перегородкой с образованием камер с торцевыми стенками. Одна из камер (центральная) выполнена более длинной, длина ее равна длине большей оси овала корпуса. Внутренние срезы патрубков размещены в одной из камер и расположены на расстоянии 1/4L от торцевых стенок последней, где L - длина камеры. Длина большей оси овала корпуса составляет (1,6...2,5)d, где d - диаметр патрубка. Часть патрубка, проходящего через камеру, выполнена перфорированной, при этом неперфорированная часть патрубка от его внутреннего среза составляет L/2. Некоторые конструктивные недостатки глушителя, проявляющиеся в процессе его эксплуатации, при необходимости дальнейшего совершенствования конструкции для соответствия более жестким перспективным требованиям транспортных средств по предельным значениям уровней их внешнего шума,, а также анализ
4
совершенства конструкции позволяют утверждать об имеющихся потенциальных возможностях ее дальнейшего улучшения. В частности, во всех известных вариантах рассмотренной конструкции глушителя, представленных на фиг.1-3 описания видно, что наиболее энергоемкая первая продольная низшая собственная резонансная форма колебаний (и все последующие нечетные формы) из средней (центральной) камеры глушителя, могут свободно пропускаться в окружающую среду через выпускной патрубок 5. Это же самое наблюдается и со второй повысотной (радиальной) собственной модой колебаний объема камеры. Резонансная передача звука из камеры в окружающую среду происходит и на четвертой продольной собственной моде колебаний объема камеры (f=4c/2L, где f - частота, с - скорость звука, L - длина средней камеры).
Крайние (боковые) камеры глушителя, фиг.1, согласно графическому описанию известного из общего уровня техники глушителя, представляющие собой идентичные торцевые резонаторы концентричного типа, настроены на один и тот же резонансный частотный диапазон заглушения шума, что приводит к неоправданному дублированию подавления звука идентичных резонансных режимов, что в конечном итоге, ограничивает (заужает) полосу заглушения глушителя, а так же, в данном случае, способствует нежелательному взаимному резонансному взаимодействию идентичных боковых (торцевых) камер и не позволяет использовать каждую из камер для целенаправленного шумоподавления конкретного отдельного (отличительного) резонансного диапазона в заданной частотной области звукового спектра.
В современных конструкциях глушителей шума автомобильных ДВС для повышения ослабления передачи звука на указанных собственных резонансных модах типа расширительной цилиндрической камеры с внутренними трубами широко используют звукопоглощающие набивки полостей камер волокнистыми пористыми материалами. В качестве примера можно привести конструкции глушителей шума автомобильных ДВС, описанные в свидетельствах на полезные модели №15494, МПК 7 F 01 N 1/24, 2000 г., №26595, МПК 7 F 01 N 1/00, 2002 г., №27408, МПК F 01 N 1/08, 2003 г., №28733, МПК 7 F 01 N 1/00, 2003 г. В частности, большинством автомобильных фирм производящих легковые автомобили, используется конструкция одного из глушителей шума системы выхлопа двигателя внутреннего сгорания с заполнением полости камеры (из нескольких камер) глушителя набивкой из базальтового волокна. Обладая достаточно высокими термостойкими и звукопоглощающими характеристиками, такая
волокнисто-пористая звукопоглощающая набивка, в большинстве случаев, ослабляет нежелательные дефектные резонансные высокочастотные "свисты" глушителя, в первую очередь, на "малогабаритных" 4ой продольной и 2ой радиальной собственных модах колебаний воздушного объема камеры. Однако, такая конструкция имеет и ряд существенных недостатков, основные из которых следующие:
- Пористая набивка из волокнистого базальтового волокна активно впитывает и накапливает в полости химически агрессивный конденсат, содержащийся в выхлопных газах, что вызывает ускоренную внутреннюю коррозию стенок и перегородок корпуса глушителя, существенно сокращая срок его эксплуатации. Следует здесь же отметить, что именно внутренняя коррозия, а не механические нагрузки являются основной причиной разрушения глушителей автомобильных ДВС;
- Использование волокнистого базальтового волокна, вследствие вышеуказанной причины, вынуждает, в свою очередь, применять дорогостоящие нержавеющие хром-никелевые стали, использовать дополнительные устройства принудительного отсоса накопившегося конденсата из полости камеры различными диффузорными приемниками, что дополнительно усложняет конструкцию и делает ее более дорогой;
- В процессе эксплуатации транспортного средства базальтовые волокна частично выдуваются потоком выхлопных газов из полости глушителя в окружающую среду, что ведет к вредному и опасному для здоровья человека засорению воздушной среды мелкими частицами базальтовых волокон;
- Заполнение расширительных камер глушителя волокнистой шумопоглощающей набивкой вызывает некоторую потерю эффективности заглушения низкочастотного шума, вследствие частичной потери объема полости расширительной камеры, заполняющей набивкой (как правило - на частоте низшей нулевой собственной моды полости камеры);
- В процессе длительной эксплуатации устройства уменьшается пористость волокнистой набивки камеры из-за накапливающегося воздействия частиц углерода (сажи) и жидкого конденсата ("закоксовывание" пор), что влечет ухудшение звукопоглощающих характеристик волокнистой набивки и соответствующее снижение шумозаглушающей способности глушителя в целом;
- Применение базальтовых волокон в технологии производства глушителей связано с вредными условиями производства, вследствие возможного попадания мелких частиц волокон через органы дыхания в организм человека.
В связи с изложенными выше техническими, стоимостными и экологическими недостатками и проблемами, продолжаются совершенствоваться конструкции многокамерных резонаторных глушителей, лишенные в той или иной мере многих недостатков присущих глушителям, содержащим волокнистые шумопоглощающие набивки.
В качестве прототипа рассмотрена конструкция глушителя шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, описанная в авторском свидетельстве СССР №1618898, МПК 5 F 01 N, публ. 07.01.91, БИ №1. Глушитель содержит корпус с торцевыми стенками, первый и второй патрубки, установленные в торцевых стенках и частично помещенные внутри корпуса с размещением выходных срезов соответственно со стороны противоположных торцевых стенок и по разные стороны от срединной плоскости, перпендикулярной оси корпуса и проходящей через его геометрический центр, и поперечные перфорированные перегородки, причем первый патрубок пересекает перегородки и снабжен внутренним перфорированным участком, а второй размещен соосно корпусу и снабжен участком перфорации, размещенным между перегородками и помещенным в кожух.
Сложная геометрия одного из патрубков (два гиба по длине) усложняют конструкцию глушителя. Кроме того, анализ конструкции глушителя показывает, что в ней имеются потенциальные возможности повысить эффективность шумоглушения, а также уменьшить гидравлические (аэродинамические) сопротивления потоку проходящих по нему выхлопных газов, путем дальнейшей оптимизации конструкции и взаимного расположения отдельных элементов шумоглушения.
Техническим результатом заявляемой полезной модели, который объективно проявляется при ее использовании, является упрощение конструкции, повышение ее технологичности, уменьшение материалоемкости, при одновременном увеличении эффективности снижения шума выхлопа.
Указанный технический результат при осуществлении полезной модели, охарактеризованный независимым п.1 формулы полезной модели, достигается тем, что в известном многокамерном глушителе шума выхлопа отработавших газов ДВС колесного транспортного средства, в частности легкового автомобиля,
содержащем впускной и выпускной трубопроводы, присоединенные к цилиндрическому корпусу овального поперечного сечения к его торцовым стенкам, причем впускной трубопровод включает внешний присоединительный участок, для подключения полости глушителя к выхлопному трубопроводу трассы системы выхлопа ДВС и частично перфорированный внутренний участок, пересекающий разделяющие полость глушителя на три камеры (впускную, промежуточную и выпускную) поперечные перфорированные перегородки, выпускной трубопровод, включающий частично перфорированный внутренний участок, пересекающий названные перегородки и внешний участок, в виде присоединительной хвостовой трубы, заканчивающейся свободным открытым срезом, оси внутренних участков трубопроводов расположены аксиально относительно оси корпуса глушителя, расстояние между осями внутренних участков патрубков составляет (0,63±0,01)D/2, где D - размер большей оси овала поперечного сечения корпуса глушителя, при этом названные внутренние участки трубопроводов имеют одинаковый внутренний диаметр проходного поперечного сечения, впускной трубопровод снабжен рассеивателем низкочастотных резонансных колебаний на низших собственных резонансных продольных модах газового объема полости впускного трубопровода, выполненным в виде охваченного кожухом пояса сквозной перфорации выполненной в стенке внутреннего участка впускного трубопровода смонтированного в камере глушителя, образованной торцовой стенкой, на которой впускной трубопровод закреплен и смежной с ней перфорированной перегородкой, при этом суммарная площадь проходных сечений отверстий в поясе сквозной перфорации стенки впускного трубопровода составляет 0,6±0,02 от площади проходного поперечного сечения внутреннего участка впускного трубопровода, при этом открытый срез внутреннего участка впускного трубопровода, с учетом его динамического удлинения присоединенной к свободному открытому срезу дополнительной колеблющейся массы газа, размещен во впускной камере вблизи плоскости перпендикулярного сечения корпуса глушителя, проходящей через геометрический центр суммарного объема полостей впускной и промежуточной камер, открытый срез внутреннего участка выпускного трубопровода смещен от центра объема полости выпускной камеры, в которой он расположен, в сторону перфорированной перегородки, ограничивающей выпускную камеру, на величину (0,2...0,4)d, где d - диаметр проходного поперечного сечения внутреннего участка выпускного трубопровода,
пояс перфорации стенки внутреннего участка выпускного трубопровода размещен между перфорированными перегородками и пересекает геометрический центр объема полости камеры глушителя, при этом суммарная площадь проходных сечений отверстий перфорации стенки названного пояса выпускного трубопровода составляет 1,0±0,05d от площади проходного сечения внутреннего участка выпускного трубопровода, суммарная площадь перфорации отверстий в перегородке, ограничивающей впускную камеру, составляет 1,75±0,05 от площади проходного поперечного сечения внутреннего участка впускного трубопровода, а суммарную площадь перфорации отверстий в перегородке, ограничивающей выпускную камеру, составляет 0,8±0,05 от площади проходного поперечного сечения внутреннего участка выпускного трубопровода.
При таком конструктивном исполнении конструкция глушителя упрощается, а затраты на его изготовление снижаются. При этом шумозаглушающая эффективность глушителя не только не ухудшается, но и возрастает в связи с тем, что в заявляемой конструкции созданы условия для минимизации сопротивлений (за счет упрощения конструкции) и увеличения доли рассеивания акустической энергии в отверстиях перфорации патрубков и перегородок (за счет эффективной акустической настройки). Оптимизация степени перфорации патрубков и внутренних перегородок глушителя позволила обеспечить низкие гидравлические (аэродинамические) сопротивления газовому потоку, что снизило потери эффективной мощности ДВС. Приведенные в п.1 формулы полезной модели узкие диапазоны геометрических параметров учитывают технологические особенности промышленного исполнения глушителя, которое заявленным полем допуска предполагает некоторые ограниченные отклонения размеров от их оптимального значения, что и учтено при составлении независимого п.1 формулы полезной модели.
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".
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость". При этом промышленный выпуск полезной
модели возможен на типичном для технологии изготовления глушителей оборудовании с применением известных, хорошо отработанных технологий.
Другие особенности и преимущества заявляемой полезной модели станут понятны из следующего детального описания, приведенного исключительно в форме не ограничивающего примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие предпочтительный вариант реализации, на котором показана схема предлагаемого глушителя шума выхлопа и его отдельных составляющих элементов.
На фиг.1 показана схема подключения заявляемого глушителя к трассе системы выпуска отработавших газов ДВС, стрелками показана траектория движения отработавших (выхлопных) газов внутри полости корпуса глушителя;
На фиг.2 показан вариант конструктивного исполнения заявляемого глушителя выхлопа;
На фиг.3 показано устройство выпускной камеры глушителя;
На фиг.4 показана эпюра распределения полей звуковых давлений в полости выпускной камеры глушителя на низшей (первой) собственной резонансной продольной моде колебаний газового объема камеры глушителя;
На фиг.5 представлена схема заявляемого глушителя;
На фиг.6-7 показаны эпюры распределения полей звуковых давлений в полости корпуса глушителя на низших (соответственно первой и второй) собственных резонансных продольных модах колебаний газового объема камеры глушителя;
На фиг.8 схематично показан впускной трубопровод, снабженный рассеивателем низкочастотных резонансных колебаний;
На фиг.9-11 показано распределение низших (с первой по третью) собственных резонансных продольных мод колебаний газового объема в полости впускного трубопровода;
На фиг.12 показано устройство впускной и промежуточной камер глушителя;
На фиг.13-16 показаны эпюры распределения полей звуковых давлений на низших (соответственно с первой по четвертую) собственных резонансных продольных модах колебаний газового объема в суммарной (обобщенной) полости впускной и промежуточной камерах глушителя;
На фиг.17 показано поперечное сечение по А-А корпуса глушителя;
На фиг.18 и 19 соответственно показаны эпюры распределения полей звуковых давлений в полости корпуса глушителя на низших первой и второй собственных резонансных радиальных модах колебаний газового объема камеры глушителя;
На фиг.20...22 приведены результаты экспериментальной оценки шумозаглушающей эффективности заявляемого глушителя. Испытания проводились на легковом автомобиле класса В, оборудованном четырехцилиндровым четырехтактным ДВС, рабочим объемом 1,6 литра, установленном на динамометрическом стенде с беговыми барабанами в большой полубезэховой акустической камере. В частности:
На фиг.20 представлены графики изменения общих уровней звука (шума) выхлопа в дБА;
На фиг.21 представлены уровни шума выхлопа на основной частоте рабочего процесса (частоте следования выхлопных импульсов по выхлопной трассе), равной  Гц (где n - число оборотов четырехтактного 60 четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания);
На фиг.22 представлен 1/3 октавный спектр уровней шума выхлопа, регистрируемый в 0,25 м от открытого (свободного) среза хвостовой трубы основного глушителя, под углом 60° к ее оси, на оборотах максимального крутящего момента n=3500 об/мин, при полной нагрузке (полностью открытой дроссельной заслонке).
Буквенными обозначениями на чертежах показаны:
O-O - продольная ось полости корпуса глушителя, проходящая через его геометрический центр -Ц-;
Х-Х - срединная поперечная плоскость глушителя;
1
Y-Y - плоскость перпендикулярного сечения корпуса глушителя, проходящая через геометрический центр -Ц- суммарного объема полостей впускной и промежуточной камер;
D - размер большей оси овала поперечного сечения корпуса глушителя, мм;
d - диаметр проходного поперечного сечения внутреннего участка впускного или выпускного трубопроводов, мм;
ε - расстояние между осями внутренних участков трубопроводов, мм;
Δ - величина смещения свободного открытого среза внутреннего участка выпускного трубопровода от центра выпускной камеры, мм;
L - общая длина внутренней полости глушителя, мм;
L1 - длина полости выпускной камеры, мм;
L2 - длина суммарной полости впускной и промежуточной камер, мм;
К - длина впускного трубопровода, включающая внешний присоединительный участок и внутренний, частично перфорированный участок мм;
i
P - на представленных в графической части эпюрах - величина соответствующего звукового давления.
Многокамерный глушитель шума выхлопа отработавших газов ДВС колесного транспортного средства, в частности легкового автомобиля, содержит впускной и выпускной трубопроводы, присоединенные к цилиндрическому корпусу 1 овального поперечного сечения к его торцовым стенкам 2 и 3, причем впускной трубопровод включает внешний 4 присоединительный участок, для подключения полости глушителя к выхлопному трубопроводу трассы 5 системы выпуска отработавших газов, фиг.1, ДВС и частично перфорированный внутренний участок 6, пересекающий разделяющие полость глушителя на отдельные камеры (впускную 7, промежуточную 8 и выпускную 9 поперечные перфорированные перегородки 10 и 11, выпускной трубопровод, который включает частично перфорированный внутренний участок 12, пересекающий названные перегородки и внешний участок в виде хвостовой трубы 13, заканчивающейся свободным открытым срезом 14. Оси внутренних участков 6 и 12 трубопроводов расположены аксиально относительно оси O-O корпуса 1 глушителя, а расстояние между ними составляет (0,63±0,01)D/2, где D - размер большей оси овала корпуса глушителя. Названные участки 6 и 12 трубопроводов имеют одинаковый внутренний диаметр -d- проходного поперечного сечения. Впускной трубопровод снабжен рассеивателем низкочастотных резонансных колебаний на низших собственных резонансных продольных модах (фиг.9-11) колебаний газового объема в полости впускного трубопровода, выполненным в виде охваченного
1
кожухом 15 пояса 16 сквозной перфорации стенки внутреннего участка 6 впускного трубопровода и смонтированного в камере глушителя, образованной торцовой стенкой 3, на которой впускной трубопровод закреплен и смежной с ней перфорированной перегородкой 11, при этом суммарная площадь проходных сечений отверстий выполненных в поясе 16 сквозной перфорации составляет 0,6±0,02 от площади проходного поперечного сечения внутреннего участка 6 впускного трубопровода. Открытый срез 17 внутреннего участка 6 впускного трубопровода, с учетом его динамического удлинения (присоединенной к срезу дополнительной колеблющейся массы газа), размещен во впускной камере 7, вблизи плоскости Y-Y перпендикулярного сечения полости корпуса 1 глушителя, проходящей через геометрический центр -Ц- суммарного объема полостей впускной 7 и промежуточной 8 камер. Открытый срез 18 внутреннего участка 12 выпускного трубопровода смещен от центра выпускной камеры 9, в которой он расположен, в сторону перфорированной перегородки 11, ограничивающей выпускную камеру 9, на величину Δ=(0,2...0,4)d. Пояс 19 перфорации стенки внутреннего участка 12 выпускного трубопровода размещен между перфорированными перегородками 10 и 11 и пересекает геометрический центр -Ц- полости камеры глушителя, при этом суммарная площадь проходных сечений отверстий перфорации названного пояса 19 составляет 1,0±0,05d площади проходного поперечного сечения внутреннего участка 12 выпускного трубопровода, где d - диаметр проходного поперечного сечения внутреннего участка 12 выпускного трубопровода. Суммарная площадь перфорации отверстий 20 в перегородке 10, ограничивающей впускную камеру 7, составляет 1,75±0,05 от площади проходного поперечного сечения внутреннего участка 6 впускного трубопровода, а суммарная площадь перфорации отверстий 21 в перегородке 11, ограничивающей выпускную камеру 9, составляет 0,8±0,05 от площади проходного поперечного сечения внутреннего участка 12 выпускного трубопровода.
Дополнительно на фиг.1 показаны - дополнительный глушитель (резонатор) 22, блок каталитического нейтрализатора выпускных газов (катколлектор) 23, выпускной клапан ДВС 24 и камера сгорания 25 ДВС.
Пояс 16 сквозной перфорации стенки внутреннего участка 6 впускного трубопровода, охваченный кожухом 15, как составной фрагмент участка впускного трубопровода, составленного из собственно внутреннего участка 6 и внешнего присоединительного участка 4, сообщающего полость корпуса 1 глушителя с
полостью дополнительного глушителя 22, образуя с ним взаимодействующие акустические волноводы с резонансным возбуждением в них собственных форм колебаний (собственных мод), расположен максимально приближенно к торцевой стенке 3 корпуса глушителя и на максимально возможном удаленном расстоянии от динамического открытого среза 17 внутреннего участка 6 впускного трубопровода, (с учетом присоединенной к срезу 17 дополнительной колеблющейся массы газа), и образует настроенный акустический резонатор (рассеиватель низкочастотных резонансных колебаний газа), выполняющий функцию подавления низших собственных резонансных продольных мод, фиг.9-11, колебаний объема газа в полости протяженного (габаритного) волновода - впускного трубопровода, фиг.8, в виде газопровода с открытыми торцами (открытыми концевыми участками). Наличие рассеивателя низкочастотных резонансных колебаний газа предотвращает усиленную резонансную передачу звуковой энергии по выхлопному трубопроводу из трассы 5 системы выпуска отработавших газов в полость корпуса 1 глушителя. Состав элементов, последовательно установленных в трассе системы выхлопа для различных транспортных средств может быть различным, но, как правило, обязательно включает выхлопной коллектор (с разветвленной внутренней полостью), в ряде случаев - совмещенный с нейтрализатором (катколлектором), один или несколько дополнительных глушителей, один или несколько основных глушителей. В любом случае, вход внешнего присоединительного участка 4 впускного трубопровода присоединяется к выходу предыдущего элемента (в конкретном, показанном на фиг.1 случае - дополнительному глушителю 22) входящего в состав трассы системы выпуска отработавших газов.
Поскольку перегородка 11, ограничивающая выпускную камеру 9 относительно слабо перфорирована отверстиями 21, а перегородка 10, ограничивающая впускную камеру 7, относительно сильно перфорирована отверстиями 20, то объем полости глушителя, сформированный полостями впускной 7 и промежуточной 8 камер, с точки зрения акустики) можно  рассматривать как отдельную (автономную) камеру, фиг.12, распределение уровней звуковых давлений в которой на низших собственных резонансных модах представлено на фиг.13-16. С одной стороны, это способствует увеличению диапазона заглушаемых частот (глушитель начинает работать с более низких частот) вследствие образованного большого суммарного объема камеры. С другой стороны, размещение открытого динамического среза 17 вблизи плоскости
Y-Y обеспечивает минимальное (см. фиг.13) возбуждение наиболее энергоемкой первой (и далее - всех последующих более высоких нечетных) продольных собственных резонансных мод колебаний газа в "суммарной" полости камер 7 и 8. Одновременно с этим, см. фиг.17-19, взаимное расположение осей внутренних участков 6 и 12 на расстоянии -ε-, предотвращает передачу открытым динамическим срезом 17 возбужденной внутренним участком 12 выпускного трубопровода второй радиальной, фиг.19, собственной резонансной моды колебаний. Аналогичным образом, см. фиг.3, открытый динамический срез 18 внутреннего участка 12 выпускного трубопровода слабо влияет на возбуждение первой собственной продольной резонансной моды колебаний, см. фиг.4, в полости выпускной камеры 9, а соосное с корпусом 1 расположение внутреннего участка 12 выпускного трубопровода сводит к минимуму (ослабляет) передачу в окружающую среду излучения звука на возбужденной низшей собственной резонансной радиальной моде колебаний газового объема полости глушителя.
Расположение перфорированного участка 19 в зоне геометрического центра -Ц- полости корпуса 1 глушителя соответствует размещению этого участка в зоне максимальных значений (пучностей) скоростей колебаний газа на первой собственной продольной резонансной форме колебаний (эпюра распределения скоростей смещена по фазе от эпюры распределения давлений на 90°), всей полости корпуса 1 глушителя, что способствует эффективному преобразованию этой зоной перфорации транспортируемой звуковой энергии в тепловую, в результате интенсивных фрикционных потерь пульсирующего газа с максимальными значениями виброскоростей о стенки отверстий перфорированного участка 19.
Конкретные значения выбора соотношений геометрических параметров были установлены в ходе проведения подтверждающих экспериментов, результаты которых приведены ниже.
Работает многокамерный глушитель, представленный на фиг.2, обычным образом. Выхлопные газы (см. стрелки) и сопровождающие их звуковые волны ("зашумленные" выхлопные газы) по впускному трубопроводу выхлопной трассы системы выпуска отработавших газов ДВС транспортного средства, через срез 17 его внутреннего участка 6 попадают во впускную камеру 7 глушителя. Из камеры 7 газовый поток и звуковые волны (зашумленный газовый поток), через отверстия 20 перфорации в перегородке 10 попадают в промежуточную камеру 8 и, одновременно с этим через отверстия 21 перфорации в перегородке 11
зашумленный газовый поток попадает в выпускную камеру 9. Из камеры 9 через открытый динамический срез 18 и из камеры 8 через отверстия перфорации пояса 19 значительно ослабленные звуковой и газопульсирующий потоки по выпускному трубопроводу, включающему участки 12 и 13, через свободный открытый срез 14 хвостовой трубы 13 выводятся в окружающую среду. При этом, в процессе протекания непрерывных многократных отражений распространяющихся звуковых волн в полостях камер глушителя, образующиеся обратные отраженные звуковые волны взаимодействуют с прямыми падающими звуковыми волнами и вследствие противофазных сложений (взаимодействий) - частично компенсируются с уменьшением результирующих амплитудных значений. В зонах резких изменений поперечных сечений волновода (например, сечений трубопровода и сечение корпуса глушителя) и сопутствующего процесса возникающих фрикционных потерь (в основном - трения пульсирующего газа о поверхности стенок сквозных отверстий перфорации), в особенности - при резонансных колебаниях газа с большими амплитудами и скоростями колебаний в горлышках отверстий перфорации, возникают необратимые процессы преобразования звуковой (колебательной) энергии в тепловую энергию (в результате трения), с соответствующим ослаблением передачи звуковой энергии по трассе выпускной системы последовательно передаваемых из впускной 7, промежуточной 8 и выпускной 9 расширительных камер, в окружающую среду.
В сравнении с прототипом заявляемая полезная модель более технологична в изготовлении и отличается менее металлоемкой, более простой и дешевой конструкцией. Вместе с тем, более высокая эффективность (шумозаглушающая способность) глушителя достигнута за счет его более оптимальной акустической настройки глушителя, путем более рационального размещения его отдельных элементов шумоглушения в расширительных камерах корпуса глушителя, подтверждаемой выполненными экспериментальными оценками, приведенными на фиг.20...22. Из представленных графиков наглядно видно, что шумозаглушающая эффективность заявляемой конструкции глушителя, смонтированного в составе штатных элементов серийной системы выпуска отработавших газов ДВС легкового автомобиля В-класса, в сравнении с установленным штатным основным глушителем шума выхлопа в составе с другими штатными элементами системы (нейтрализатором, дополнительным глушителем), является более высокой. Заявляемый глушитель в составе штатной
системы выхлопа показал более высокую эффективность заглушения шума выхлопа:
- по общим уровням (фиг.20) - эффект дополнительного снижения шума составил до 8 дБА;
- дополнительное (к штатной системе) снижение уровня шума на основной частоте рабочего процесса  Гц (фиг.21) составляет до 8,5 дБА;
- в 1/3 октавном спектре шума выхлопа с центрами 100, 125, 160, 200 и 250 Гц при работе ДВС на оборотах 3500 об/мин уровень шума дополнительно (к штатной системе) снижен на 1,6...7,7 дБА, а в диапазоне частот 400...2000 Гц - до 5,5 дБА (фиг.22).
Благодаря применению заявляемого технического устройства, выполненного в соответствии с приведенным описанием и формулой полезной модели, становится возможным оперативно освоить в производстве новую, более эффективную и более качественную (из-за простоты) конструкцию глушителей шума выпуска отработавших газов ДВС, приемлемую для массового использования на легковых автомобилях.
Разумеется, полезная модель не ограничивается описанным выше конкретным конструктивным примером ее осуществления, показанным на прилагаемых фигурах. Остаются возможными несущественные изменения различных элементов, либо замена их технически эквивалентными, не выходящие за пределы объема притязаний (защиты) настоящей полезной модели.