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 система выпуска отработавших газов ДВС содержит входную трубу, принимающую отработавшие газы от ДВС, глушитель, снижающий шум, и хвостовую трубу, отводящую отработавшие газы из глушителя в атмосферу. При этом входная труба 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.). Некоторые схемы выпускных систем и глушителей различных легковых автомобилей приведены в книге авторов 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.
Известен аналог заявляемой полезной модели, например, патент на полезную модель RU 73918 МПК F01N 1/00, опубл. 10.06.2008 г., представляющий собой глушитель ДВС, содержащий корпус с передней и задней торцевыми стенками и элементами внутреннего насыщения корпуса, входной и выходной патрубки и хвостовую трубу, выполненную в виде Г-образного колена, крепящуюся на выходном патрубке. При этом длина Г-образного колена выбирается раной 2,4*d, где d - диаметр колена, а колено повернуто относительно нормали к поверхности дороги на угол, заключенный в диапазоне 40-50°. Дополнительно на конце Г-образного колена может выполняться косой срез.
Одним из недостатков аналога является то, что при горизонтальном расположении глушителя (относительно поверхности дороги), отвод отработавших газов осуществляется на левую либо правую сторону автомобиля. При движении автомобиля на подъем, т.е. при работе ДВС в режиме повышенной мощности, отработавшие газы затрудняют обзор дорожного полотна водителям, следующим за данным автомобилем. Это и является основным недостатком аналога.
В качестве прототипа выбрана система выпуска отработавших газов автомобиля «Урал - 6470», приведенная в Руководстве по эксплуатации 6470-3902035 РЭ (издание первое) «Седельный тягач Урал - 6470», г.Миасс, 2007 г., стр.12, рис.3. Вид сверху автомобиля «Урал - 6470» приведен на фиг.1. Глушитель 1 на данном автомобиле установлен вертикально (относительно поверхности дороги) за кабиной 2 и снабжен Г-образным коленом 3, направленным влево от автомобиля. При этом колено 3 находится приблизительно на уровне крыши кабины 2, входная труба от ДВС стыкуется к глушителю 1 снизу. Данная система выпуска позволяет обеспечить хороший обзор дороги водителям, следующим сзади данного автомобиля (отработавшие газы выбрасываются на довольно большой высоте над поверхностью дороги, равной приблизительно 2,8 м). Кроме этого, система выпуска при вертикальном расположении глушителя за кабиной обладает меньшим гидравлическим сопротивлением по сравнению с горизонтальным расположением глушителя на раме из-за меньшей длины входной трубы, однако, как показали измерения и анализ внешнего шума автомобиля «Урал-6470», с левой стороны автомобиля реализуются уровни шума на 1,5-2,0 ∂БА больше, чем с правой стороны. Это объясняется несимметричным расположением глушителя относительно продольной оси автомобиля (смещением влево глушителя и среза хвостовой трубы Г-образного типа). Таким образом, приведенная на фиг.1 конструкция выпускной системы приводит к повышенным уровням внешнего шума с левой стороны автомобиля, что и является недостатком данной системы выпуска.
Задачей, решаемой полезной моделью, является снижение внешнего шума автомобиля за счет снижения шума системы выпуска.
Это достигается тем, что в известном глушителе системы выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с передней и задней торцевыми стенками и элементами внутреннего насыщения корпуса, входной и выходной патрубки и хвостовую трубу, крепящуюся на выходном патрубке, причем глушитель устанавливается за кабиной автомобиля вертикально относительно поверхности дороги:
- хвостовая труба выполнена в виде прямого отрезка трубы, длина которого выбирается равной 1,5-3,0d, где d - диаметр хвостовой трубы;
- срез хвостовой трубы выступает над поверхностью крыши кабины на величину 1,0-2,0d.
- на срезе хвостовой трубы установлена откидывающаяся крышка.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.2, на которой приведена предлагаемая конструкция хвостовой трубы глушителя и ее взаимное расположение относительно крыши кабины.
1
2
Глушитель (см. фиг.2) содержит корпус 4 с передней 5 и задней 6 торцевыми стенками, входной 7 и выходной 8 патрубки и хвостовую трубу 9, крепящуюся к выходному патрубку 8, и выполненную в виде прямого отрезка трубы, длина которого l=1,5-3,0d, где d - диаметр хвостовой трубы. К входному патрубку 7 крепится входная труба 11, соединяющая глушитель с ДВС. Глушитель установлен вертикально за кабиной автомобиля, при этом срез хвостовой трубы 9 выступает над крышей 10 кабины 2 на величину l=1,0-2,0d. Для исключения попадания в трубу осадков (дождя), она может быть снабжена откидывающейся под воздействием отработавших газов крышкой (на фиг.2 не показана).
Работает заявляемое техническое решение следующим образом. Отработавшие газы ДВС подаются по входной трубе 11 в глушитель, в котором снижаются акустические пульсации давления и через хвостовую трубу 9 газы выбрасываются вертикально в атмосферу. Длина хвостовой трубы, равная l,5-3,0d, недостаточна для развития в ней низкочастотных резонансных явлений (продольных колебаний газа в трубе), в связи с чем низкочастотных акустических колебаний на выходе предложенной конструкции не возникает. Выступая над поверхностью крыши 10 кабины 2 на расстояние 1,0-2,0d, срез хвостовой трубы попадает в зону разреженного давления вследствие отрыва потока воздуха, обтекающего движущийся автомобиль, в связи с чем величина противодавления системы выпуска снижается, что благоприятно воздействует на работу двигателя. И, наконец, направленный вверх (в отличие от прототипа) поток газов изменяет диаграмму направленности акустического излучения хвостовой трубы глушителя (газодинамической составляющей), что позволило, как показали испытания, снизить внешний шум автомобиля на 1,6-2,0 ∂БА за счет его снижения с левой стороны автомобиля. Диапазон изменения длины хвостовой трубы и ее выступания над крышей выбран из условий конструктивной компоновки.
Таким образом, предложена простая конструкция выпускной системы автомобиля, обеспечивающая снижение гидравлического сопротивления и внешнего шума. Данная конструкция испытана с положительными результатами на седельном тягаче «Урал - 6470» и внедрена на сертификационном образце.
Учитывая новизну и промышленную применимость заявляемого технического решения, заявитель считает, что оно может быть защищено патентом на полезную модель.