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.
1
2
1
Известны аналоги заявляемой полезной модели, например глушитель шума выпуска ДВС по заявке RU 2002129987/06, МПК F01N 1/10, опубл. 27.06.2004 г., содержащий корпус, разделенный перегородками на три камеры, с установленными в первой и третьей камере, соответственно входным и выходным патрубками, при этом входной патрубок продлен во вторую камеру, высота поперечного сечения корпуса L=(2,0-11,0)d, ширина поперечного сечения корпуса L=(0,5-1,0)L, длина корпуса L=(7-25)d, первая и третья камеры между корпусом, перегородками и входным и выходным патрубками заполнены композитным звукопоглощающим материалом. Недостатком данного глушителя является его относительно высокое гидравлическое сопротивление и наличие звукопоглощающего материала, который в процессе эксплуатации глушителя выдувается либо закоксовывается.
Известен также глушитель шума, описанный в а.с. СССР №1477917, МПК F01N 3/04, приоритет от 24.09.1987 г., содержащий корпус с входным и выходным патрубками, шумоглушащий элемент, заполненный резонансными шарами и размещенный в корпусе, и устройство перекачки жидкости с подпитывающим и переливным трубопроводами, причем резонансные шары выполнены непотопляемыми, при этом шумоглушащий элемент выполнен в виде чередующихся вдоль оси корпуса, начиная от входного патрубка, центральных и периферийных емкостей, заполненных
жидкостью и снабженных газопроницаемыми крышками. Недостатком данной конструкции является очень сложное конструктивное исполнение с применением жидкости, что делает проблематичным его применение на автомобиле.
В качестве прототипа выбран глушитель шума выхлопа ДВС, описанный в патенте на полезную модель РФ №26595, МПК F01N 1/00, опубл. 10.12.2002 г. Глушитель содержит корпус с передней и задней торцевыми стенками, две поперечные перегородки, разделяющие корпус на три камеры: впускную, промежуточную и выпускную, соосные впускной и выпускной перфорированные патрубки, внутренние срезы которых расположены в промежуточной камере, при этом внутренний срез впускного патрубка выполнен в виде конфузора и диаметр его составляет величину (0,7-0,88) диаметра входного среза патрубка, а впускная и выпускная камеры заполнены звукопоглощающей набивкой. Данный глушитель имеет достаточно простую конструкцию, малое гидравлическое сопротивление, однако акустическая эффективность его невелика. Прототипу и аналогам присущ один и тот же недостаток, о котором необходимо сказать следующее. Цикличность работы ДВС обуславливает переменный расход выхлопных газов в выпускной трубе, в результате которого истечение выхлопных газов из выпускного патрубка глушителя происходит также циклически, т.е. порциями. Частота следования порций выхлопных газов равна частоте следования вспышек топлива в цилиндрах ДВС, которая для дизельных ДВС (автомобильных) составляет 40-150 Гц в зависимости от числа оборотов коленчатого вала. В связи с этим в окружающее автомобиль пространство излучается низкочастотный шум, с которым трудно бороться, поскольку низкочастотные составляющие имеют малое затухание. Из этого следует, что снижение колебаний расхода выхлопных газов на выходе глушителя позволит существенно повысить акустическую эффективность глушителя в результате чего снизится внешний шум автомобиля.
Задачей, решаемой заявляемой полезной моделью, является повышение акустической эффективности глушителя за счет снижения колебаний расхода выхлопных газов.
Достигается это тем, что в глушителе шума выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с передней и задней торцевыми стенками, входной и выходной патрубки, установленные на торцевых стенках:
- внутри корпуса глушителя соосно установлена внутренняя камера;
- между корпусом внутренней камеры и корпусом глушителя организован гарантированный зазор;
- торцевая стенка внутренней камеры со стороны входного патрубка является общей с торцевой стенкой глушителя, а другая торцевая стенка выполнена сплошной;
- объем внутренней камеры разделен на несколько секций перегородками, в каждой из которых, кроме последней относительно входного патрубка выполнено по одному центральному отверстию, центры которых расположены на оси входного патрубка;
- на корпусе внутренней камеры в каждой секции выполнены отверстия, сообщающие ее объем с воздушным зазором между внутренней камерой и корпусом глушителя.
Кроме того, внутренняя поверхность корпуса глушителя и его задняя торцевая стенка покрыты слоем звукопоглощающего материала.
Суть полезной модели иллюстрируется Фиг.1 и Фиг.2, на которых приведены, соответственно, продольный разрез предлагаемого глушителя и картина расхода выхлопных газов, истекающих из выходного патрубка глушителя.
Предлагаемый глушитель содержит корпус 1 с передней 2 и задней 3 торцевыми стенками, входной 4 и выходной 5 патрубки. Внутри корпуса 1 глушителя соосно установлена внутренняя камера 6, между корпусом которой и корпусом 1 глушителя организован гарантированный воздушный
зазор 7. Торцевая стенка внутренней камеры 6 со стороны входного патрубка 4 является общей с передней торцевой стенкой 2 глушителя, а другая торцевая стенка 8 камеры 6 выполнена сплошной. Объем внутренней камеры 6 разделен на несколько секций перегородками 9, в каждой из которых, кроме последней относительно входного патрубка 4, выполнено по одному центральному отверстию 10, центры которых расположены на продолжении оси входного патрубка 4. На корпусе внутренней камеры 6 в каждой секции выполнены отверстия 11, сообщающие ее объем с воздушным зазором 7. Движение выхлопных газов на Фиг, 1 показано стрелками.
Работает заявляемый глушитель следующим образом. Выхлопные газы от ДВС через входной патрубок 4 попадают во внутреннюю камеру 6. Струя газа, проходя через отверстия 10 в перегородках 9 частично отсекается в каждой секции. Через отверстия 11 в корпусе внутренней камеры 6 газ вытекает из секции в зазор 7, а затем через выходной патрубок 5 в атмосферу. Очевидно, что начало поступления газа из последних секций внутренней камеры 6 в зазоре 7 смещено относительно начало поступления его из первых (относительно входного патрубка 4) секций, т.к. струя газа проходит расстояние между перегородками 9 за конечный промежуток времени. Это вызывает смещение максимумов расхода газа из секций внутренней камеры 6 в зазоре 7 и позволяет при правильном соотношении размеров секций и зазора 7 обеспечить практически постоянное давление в зазоре 7, что приводит к равномерному истечению газа через выпускной патрубок 5 и в конечном итоге к снижению шума выпуска ДВС. Для большей эффективности снижения шума, в особенности, в области высоких частот (800-2000 Гц) внутренняя поверхность корпуса 1 глушителя и его задняя торцевая стенка 3 могут быть покрыты слоем звукопоглощающего материала, например, базальтовым волокном (на Фиг.1 не показан). Рассмотрим теперь преобразование циклических волн расхода выхлопных газов, происходящее в глушителе (см. Фиг.2). Исходная волна расхода 12 поступает во впускной патрубок. За счет наличия секций в глушителе
исходная волна расхода 12 преобразуется в несколько волн с меньшим расходом 13, количество которых соответствует количеству секций внутренней камеры. Суммируясь в зазоре между внутренней камерой и корпусом глушителя, расход газов (путем подбора размеров секций и диаметра перегородок) можно подобрать близким к стационарному, представленному кривой 14, для снижения шума которого могут быть использованы обычные акустические методы, например, звукопоглощающие материалы. Оценки показывают, что использование заявляемого глушителя позволит дополнительно снизить шум выпуска на 4-7 дБА. Кроме того, данный глушитель обладает малой величиной гидравлического сопротивления.
Заявитель считает, что предлагаемое техническое решение, обладающее новизной и промышленной применимостью, может быть защищено патентом на полезную модель.