Глушитель шума системы выпуска двигателя внутреннего сгорания
INTERNAL COMBUSTION ENGINE EXHAUST SYSTEM NOISE SUPPRESSOR

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для улучшения акустических характеристик глушителей шума системы выпуска отработавших газов (далее глушитель) двигателей внутреннего сгорания (ДВС) транспортных средств (ТС), в частности, легкового автомобиля.
Конструкции глушителей ДВС, как правило, представляют собой частотонастроенную камеру с впускной и выпускной трубой. Для повышения эффективности звукозаглушающих характеристик, камера глушителя может содержать набор различных перегородок, а также звукоизолирующие материалы. Корпус камеры глушителя выполняется, как правило, цилиндрическим (с направляющей в виде круга или эллипса), сформированым из металлического листа. При оценке акустических характеристик глушителя следует учитывать его способность снижать уровень газодинамического шума выпуска отработанных газов, а также уровень структурного шума, излучаемого динамически возбуждаемым корпусом. Корпус глушителя динамически возбуждается, механическим путем от вибрирующего на подвеске ДВС, а также пульсирующим потоком отработавших газов, передавая вибрационную энергию через твердые опорные связи резинометаллических опор подвески на раму или кузов ТС. Вибровозбужденные таким образом элементы силового каркаса и панели кузова ТС излучают соответствующий им структурный (вибрационный) шум в пространство кокпита, увеличивая шумовую нагрузку, формируемую другими источниками и путями передачи виброакустической энергии (твердым и воздушным путем), дополнительно ухудшая акустический комфорт в салоне/кабине ТС. Повышенный уровень корпусного шума глушителя оказывает отрицательное влияние также на внешний шум ТС, что увеличивает акустическое загрязнение окружающей среды. Одним из приемов снижения уровня корпусного шума глушителей является изготовление корпуса глушителя двухслойным, содержащими внутреннюю и внешнюю стенки, выполненные из металла, или трехслойным, содержащим расположенную между внутренней и внешней стенками термошумоизолирующиую прокладку.
Известен представленный в патенте на изобретение RU 2282730, 6МПК F01N 1/24, публ. 27.08.2006, глушитель, содержащий цилиндрический корпус, переднюю и заднюю торцевые стенки, а также впускной и выпускной патрубки.
Корпус глушителя образован внешней и внутренней дистанцированно расположенными стенками, сформированными металлическими обечайками направляющие которых эллипс, и расположенной между обечайками термошумопоглощающей прокладкой, выполненной из базальтового волокна.
Применение базальтового волокна снижает уровень излучаемого в окружающее пространство шума, передаваемого через стенки корпуса воздушным путем. При этом, уровень вибровозбудимости стенок корпуса глушителя и, соответственно, уровень излучаемого глушителем корпусного шума, вследствие низких вибродемпфирущих свойств базальтового волокна, останется высоким.
Известен описанный в патенте на полезную модель RU 102682, 6МПК F01N 1/00, 3/00, публ. 10.03.2011 глушитель, содержащий цилиндрический корпус, переднюю, выполненную плоской, и заднюю торцевые стенки, впускной патрубок, трассированный через переднюю стенку, и выпускное окно, сформированное в передней стенке. Для снижения излучения звуковой энергии задняя торцевая стенка сформирована в виде оболочки (содержит участок, выполненный в виде сегмента шарового слоя). При этом глушитель может быть выполнен снабженным экраном, дистанцированно расположенным со стороны задней стенки. Корпус глушителя содержит внешнюю и внутреннюю стенки, сформированные металлическими обечайками. В одном из вариантов исполнения корпуса обечайки выполнены из листовых материалов разной толщины, сформированы и расположены с обеспечением, при вибровозбуждении корпуса, сухого кулоновского трения между ними.
В другом из вариантов исполнения корпуса последний сформирован дистанцированно расположенными обечайками и размещенной между ними термошумоизоляционной прокладкой.
Цитируемому глушителю присущи недостатки, характерные для глушителя по патенту RU 2282730.
Задачей изобретения является улучшение акустических характеристик глушителей шума системы выпуска отработавших газов ДВС, в частности, снижение уровня корпусного шума, излучаемого стенками глушителя.
Задача решается в глушителе, включающем в себя корпус, переднюю и заднюю торцевые стенки, где корпус содержит внешнюю и внутреннюю дистанцированно расположенные стенки, выполненные из листового металла, и размещенную между стенками термошумоизоляционную прокладку.
Новым является то, что прокладка образована сыпучим вибродемпфирующим веществом.
3
При этом в качестве сыпучего вибродемпфирующего вещества может быть применен кварцевый песок с насыпной плотностью от 1500 до 1700 кг/м.
Для снижения вибровозбудимости корпуса его внешняя стенка может быть сформирована в виде оболочки.
Для снижения шумового излучения корпуса и температуры его внешней поверхности глушитель может быть выполнен снабженным экраном, охватывающим внешнюю радиальную поверхность корпуса. При этом экран может быть образован дистанцированным от корпуса кожухом и расположенной между корпусом глушителя и кожухом прокладкой, выполненой из волокнистого материала.
Изобретение поясняется чертежами:
Фиг. 1 и Фиг. 2, где схематично изображены, соответственно, продольное и поперечное сечения заявляемого глушителя.
Изобретение может быть реализовано в глушителе, содержащем корпус 1, переднюю 2 и заднюю 3 торцевые стенки, впускной 4 и выпускной 5 патрубки или впускную и выпускную трубы (показаны патрубки).
3
Корпус выполнен содержащим внешнюю 6 и внутреннюю 7 дистанцированно расположенные стенки, сформированые металлическими обечайками. Для снижения вибровозбудимости корпуса внутренняя 6 и внешняя 7 стенки корпуса могут быть выполнены, в поперечном сечении, элипсоидными, кроме этого внутренняя стенка 6 может быть сформирована в виде обечайки, а внешняя стенка 7 в виде оболочки (не показано). Корпус выполнен также снабженным виброшумоизолирующей прокладкой 8, размещенной в полости, образованной внутренней 6 и внешней 7 стенками корпуса, а также передней 3 и задней 4 торцевыми стенками. При этом виброшумоизолирующая прокладка 8 сформирована сыпучим вибродемпфирующим веществом, в качестве которого может быть применен, как вариант, кварцевый песок, в частности, с насыпной плотностью от 1500 до 1700 кг/м.
Кварцевый песок обладает высокими значениями динамического модуля упругости Ед(Ед ≈75 МПа) и повышенными демпфирующими свойствами, обусловленными потерями энергии, рассеивающейся при динамической деформации. Кроме этого, кварцевый песок характеризуется хорошей звукоизолирующей способностью. Вибрационная энергия, передаваемая от ДВС (не показан) через впускную трубу 4 на корпус глушителя 1, а также от динамических пульсаций газового потока в камере глушителя, будет эффективно рассеиваться в слое кварцевого песка, снижая уровень излучаемого глушителем корпусного шума. Кроме этого, кварцевый песок обеспечит снижение температурной нагруженности внешней слоя стенки корпуса глушителя.
Учитывая более высокую, по сравнению с волокнистыми теплоизолирующими материалами, теплопроводность кварцевого песка, корпус 1 может быть выполнен снабженным термошумоизолирующим экраном (не показан), охватывающим, по меньшей мере, внешнюю радиальную поверхность корпуса 1. При этом экран может быть образован дистанцированным от корпуса кожухом (не показан), выполненным, предпочтительно, из материала с повышенной вязкостью, и расположенной между корпусом глушителя и кожухом прокладкой (не показана), выполненной из волокнистого материала. В цитированных выше документах в качестве прокладки применены базальто-волокнистые материалы. Базальтовые волокна имеют острые окончания. Для уменьшения образования пыли и вредного влияния ее на организм человека материал подвергают обработке фенолоформальдегидным связующим. При этом из книги «Высокотемпературные теплоизоляционные материалы», С.М. Кац, М. Металлургия, 1981, например, стр. 88…89 известны высокоглиноземистые алюмосиликатное и каолиновое волокнистые материалы, огнеупорность которых не ниже 1260°С. Из интернет ресурса http://ztim.ru/vysokotemperaturnye_materialy/, информация просмотрена 19.04.2019, известны муллитокремнеземистые (алюмосиликатные) термоизоляционные материалы (в частности - вата, войлок фетр), характеризующиеся малой плотностью, взрыво и пожаробезопасностью, термостойкостью свыше 1200°С, хорошим звукопоглощением, виброустойчивостью, счтойкостью к термоударному воздействию, долговечностью. Для придания материалу прочности и упругости материал подвергают дополнительной обработке неорганическим связующим.
При этом из ознакомительного фрагмента статьи «Проблема использования отслужившей высокотемпературной теплоизоляции», авторы Ю.В. Пимков, Н.В. Филатова, Н.Ф. Косенко, Ивановский государственный химико-технологический университет, размещенного на интернет ресурсе https://www.sworld.com.ua/konfer26/140.pdf (полная версия статьи публиковалась в сборнике «Научные труды SWworld, ООО «Научный мир», Одесса, т. 9, №1, 2012 г.) известно, что исследованный в работе муллитокремнеземистый рулонный теплоизоляционный материал содержал переплетающиеся в различных направлениях волокна, в области взаимного переплетения волокна изгибались, диаметром от 2 до 30 мкм концевые участки которых были сформированы в виде округлых «луковиц».
Гибкость волокон и округленность их окончаний повышают экологичность использования алюмосиликатных волокнистых материалов, по сравнению с базальтовыми термоизолирующими материалами.
Изобретение обеспечивает создание глушителей шума систем выпуска отработавших газов ДВС с улучшенными акустическими характеристиками.