ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ВЫПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Заявляемая полезная модель относится к области технической акустики, более конкретно - к глушителям и может быть использована для снижения шума выпуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности, автомобилей.
Прежде, чем переходить к описанию аналогов и прототипа, необходимо отметить следующее. Характерная выпускная система отработавших газов ДВС содержит входную трубу, по которой отработавшие газы подводятся от ДВС к глушителю, снижающему шум, и хвостовую трубу, отводящую отработавшие газы из глушителя в атмосферу. Некоторые схемы выпускных систем и глушителей различных легковых автомобилей приведены в книге В.Н.Луканин, В.Н.Гудцов, Н.Ф.Бочаров «Снижение шума автомобиля». - М.: Машиностроение, 1981 г., стр.91, рис.40. Аналогичные системы выпуска используются и в грузовых автомобилях. При этом входная труба системы выпуска присоединена к входному патрубку глушителя, хвостовая труба к его выходному патрубку, а сам глушитель содержит корпус с передней и задней торцевыми стенками и элементы внутреннего насыщения (перегородки, перепускные патрубки, звукопоглотитель и т.д.).
Известны многочисленные конструкции глушителей шума выпуска, например, полезная модель глушителя шума (свидетельство РФ №26595, МПК 7F01N 1/100, опубликовано 10.12.2002 г.), содержащего корпус с передней и задней торцевыми стенками, две поперечные перегородки, соосные впускной и выпускной перфорированные патрубки, при этом внутренний срез впускного патрубка выполнен сужающимся в виде конфузора, а впускная и выпускная камера заполнены звукопоглощающей набивкой. Недостатком данной конструкции является невысокая эффективность снижения шума.
Следует отметить, что у современных грузовых автомобилей, оснащаемых дизельными двигателями большой мощности, отвод отработавших газов осуществляется на левую либо на правую сторону автомобиля (относительно продольной оси симметрии автомобиля). Это необходимо для того, чтобы отработавшие газы (в особенности, при работе ДВС в режиме максимальной мощности) не затрудняли обзор дорожного полотна водителю, который следует за данным автомобилем. При этом хвостовая труба, как правило, располагается горизонтально поверхности дорожного полотна.
В качестве прототипа, как наиболее близкого по технической сути, выбрана система выпуска отработавших газов, приведенная в книге «Автомобиль - тягач Урал - 4320 и седельный тягач Урал - 4420», Каталог деталей, ZAPCHASTEXPORT SSSR MOSKVA, 1981 г., рис.30 на стр.60, содержащая входные трубы, присоединяемые к входным патрубкам глушителя, глушитель и хвостовую трубу, выполненную в виде Г-образного колена, присоединяемую к выходному патрубку глушителя. Г-образное колено при этом располагается горизонтально поверхности дорожного полотна. Длина Г-образного колена составляет в прототипе 10,5 калибров колена, т.е. 10,5 *d, где d - диаметр трубы колена.
Недостатками устройства-прототипа являются:
- обладая достаточной протяженностью (как указано ранее 10,5* d), колено является вторичным источником низкочастотного акустического излучения, влияющего на внешний шум автомобиля, поскольку в трубе возникают интенсивные стоячие волны, частоты которых определяются соотношением
Гц, где
k
f - частота, Гц;
с - скорость звука в отработавших газах на выходе из глушителя м/с;
l - длина Г-образного колена, м;
к=1, 2, 3...
Учитывая слабое затухание низкочастотных составляющих, расположенных в диапазоне 80-200 Гц, они могут приводить к повышению внешнего шума автомобиля на 1-1,5 ∂БА;
- длинное Г-образное колено увеличивает гидравлическое сопротивление системы выпуска, которое жестко регламентируется нормативными документами на ДВС. Оценочные расчеты показывают, что увеличение величины гидравлического сопротивления за счет длинного колена может составлять 0,3-0,5 кПа.
Задачей, решаемой настоящей полезной моделью, является исключение низкочастотного шума системы выпуска и уменьшение ее гидравлического сопротивления.
Достигается это тем, что в известном глушителе системы выпуска ДВС, содержащем корпус с передней и задней торцевыми стенками и элементы внутреннего насыщения корпуса, входной и выходной патрубки и хвостовую трубу, выполненную в виде Г-образного колена, крепящуюся на выходном патрубке:
- длина Г-образного колена выбирается равной 2,4*d, где d - диаметр колена;
- колено повернуто относительно нормали к горизонтальной поверхности дороги на угол, заключенный в диапазоне 40-50°;
- кроме того, на конце Г-образного колена выполнен косой срез, при этом плоскость среза параллельна горизонтальной поверхности дороги.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1 и фиг.2, на которых приведена хвостовая труба глушителя и диаграмма уровня шума
вокруг хвостовой трубы в зависимости от положения микрофона и формы выходного отверстия хвостовой трубы.
Глушитель содержит корпус 1 с передней 2 и задней 3 торцевыми стенками, элементы внутреннего насыщения корпуса (на фиг.1 не показаны), входной 4 и выходной 5 патрубки и хвостовую трубу 6, крепящуюся к выходному патрубку 5. К входному патрубку 4 крепится входная труба 7, по которой к глушителю подаются отработавшие газы из ДВС 8. При этом хвостовая труба 6, выполненная в виде Г-образного колена, имеет длину 2,4*d (по центральной оси) и повернута (см. вид А) относительно нормали  к горизонтальной поверхности 9 дороги на угол α, заключенный в диапазоне 40-50°. Угол α выбирается из диаграммы на фиг.2, а также из условия взаимного расположения хвостовой трубы 6 с расположенными вблизи нее элементами и узлами автомобиля, например, ресиверами, трубопроводами и т.д. на предмет отсутствия нежелательных (т.н. «вредных») контактов. Кроме этого на конце Г-образного колена 6 (хвостовой трубы) выполнен косой срез 10, при этом плоскость среза параллельна горизонтальной поверхности 9 дороги. Измерения внешнего шума автомобиля производят микрофоном 11, расположенным на расстоянии 7,5 м от продольной оси симметрии автомобиля по ГОСТ Р41.51-2004 «Единообразные предписания, касающиеся сертификации транспортных средств, имеющих не менее четырех колес, в связи с производимым ими шумом», - М. Изд-во стандартов, 2004 г.
На фиг.2 из диаграммы уровня шума вокруг хвостовой трубы в зависимости от углового положения микрофона и формы выходного отверстия трубы (со срезом и без среза) видно, что в диапазоне углов 40-50° и при наличии косого среза снижение шума (данные приведены для расстояния 5,0 м от конца трубы до микрофона) составляет 3-4 ∂Б. Из этих соображений выбирается угол поворота α хвостовой трубы и косой срез ее конца.
Работает заявляемое устройство следующим образом.
Отработавшие газы от ДВС 8 подаются по входной трубе 7 в глушитель 1, в котором посредством элементов насыщения глушителя (на фиг.1 не показаны) снижается акустическая энергия потока отработавших газов. После этого через хвостовую трубу 6, выполненную в виде короткого Г-образного колена, отработавшие газы эвакуируются в окружающую атмосферу. Наличие угла поворота α хвостовой трубы, составляющего 40-50° относительно нормали к горизонтальной поверхности 9 дороги, уменьшение ее длины, а также косой срез 10, позволят снизить шум за счет исключения низкочастотных собственных частот, возникающих в удлиненной хвостовой трубе прототипа, а также уменьшат величину гидравлического сопротивления системы выпуска в целом. Заявителем разрабатывается техническое предложение по внедрению заявляемой полезной модели на автомобилях дорожной гаммы.
Учитывая новизну полезной модели и ее промышленную применимость, заявитель считает, что она может быть защищена патентом на полезную модель.