CN1858428A - 适用于增压内燃机进气系统的消声过滤器 - Google Patents

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Abstract

一种适用于增压内燃机进气系统的消声过滤器，其特征是：它包括通过上、下隔板将其分隔成腔体A、B、C的封闭壳体，在A、B腔中设置有仿Y形管，仿Y形管由两个进气支管和中间消声管构成，两个进气支管位于A腔中，中间消声管向下延伸至B腔中，A腔中填充有吸声材料，仿Y形管的管壁上开设有若干透孔，在B腔中围绕中间消声管设置有筒形微穿孔板，在C腔中设置有筒形过滤器，排出消声管设置在筒形过滤器中心，其上端封闭固定于下隔板上，其下端延伸至封闭壳体外与内燃机进气管口相接，排出消声管管壁上均布有透孔，B腔与C腔之间设有通气道，C腔底部设有排污管。本消声过滤器的优点为：进气充分，并集空气过滤、自洁能力、消除噪声为一体。

Description

适用于增压内燃机进气系统的消声过滤器
技术领域
本发明涉及内燃机进气系统的过滤装置，特别是一种适用于增压内燃机进气系统的消声过滤器。
背景技术
目前我国内燃机的进气系统均装有空气滤清器，它主要起空气的过滤作用。但未安装有集消声、过滤和自洁能力为一体的新型消声过滤器。由于内燃机装有废气涡轮增压器，其转速都很高，有的高达16000r/min以上。涡轮增压器的压气机叶片周期性冲击空气而产生的旋转噪声和高速气流所形成的涡流声，是一种连续性的高强度高频噪声。其主要能量分布在500Hz～10000Hz之间。其峰值及谐波为f＝k·ni/60Hz。式中：f-频率；n-压气机转速，r/min；i-压气机的叶片数，k-谐波次数。k＝1、2、3，......。其次，当进气门开启时，在进气管中产生一个压力脉冲，随着活塞的继续运动，它很快受到阻尼。当进气门关闭时，同样产生一个持续一定时间的压力脉冲。这样，就产生了周期性的进气噪声。它的主要频率成份为：f＝k·ni/60τHz。式中：n-内燃机转速，r/min；τ-冲程数，四冲程时τ＝2，二冲程时τ＝1；i-气缸数；k-谐波次数，k＝1、2、3......。另外，由于高速气流经过气门座时，产生大量涡流而产生的一种宽带连续的高频噪声。其峰值频率为：f＝βV/dHz，式中：β-斯脱拉哈尔数，当Re≤3.3×105时，β＝0.2～0.27。V-气门处进气截面的气流速度，m/s。d-进气门直径，m。上述三种噪声的叠加，进气噪声可比内燃机本体噪声高达5～10dB(A)，它是仅次于或超过内燃机排气噪声的主要噪声源之一。而且具有明显的高频特性。而目前，对于机动车而言，大多只注重发动机的排气噪声控制，对于进气噪声则很少关注。目前，安装在进气系统中的空气滤清器(结构如图1所示)，仅能起到过滤空气、防尘的目的。能否在进气过滤装置中加设消声装置已引起有关业内人士的关注。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有状况而专门研制的集消声、过滤和自洁性能为一体的适用于增压内燃机进气系统的消声过滤器。
本发明的目的是通过以下方案来实现的：本发明适用于增压内燃机进气系统的消声过滤器，它包括通过上、下隔板将其分隔成腔体A、B、C的封闭壳体，在A、B腔中设置有仿Y形管，该仿Y形管由两个进气支管和中间消声管构成，两个进气支管位于A腔中并延伸至封闭壳体外，中间消声管向下延伸至B腔中且下端封闭固定于下隔板上，A腔中填充有吸声材料，上隔板开设有多个透孔，仿Y形管的管壁上开设有若干透孔；在B腔中围绕中间消声管设置有筒形微穿孔板，在C腔中设有设置有筒形过滤器，排出消声管设置在筒形过滤器中心，其上端封闭固定于下隔板上，其下端延伸至封闭壳体外与内燃机进气管口相接，位于C腔中的排出消声管管段的管壁上均布有透孔，且各透孔的面积之和大于排出消声管的截面面积；B腔与位于筒形过滤器外例的C腔之间设有通气道，在位于筒形过滤器外侧的C腔底部设置有排污管，排污管的另一端通入排气消声器尾管内。
在本发明中，两进气支管均通过渐大的锥形过渡管汇聚于中间消声管，且进气支管与中间消声管呈90°；A腔体积小于B腔体积，B腔体积小于C腔体积；设在B腔与位于筒形过滤器外侧的C腔之间的通气道为固定在下隔板上的通气管，通气管的数量至少为两个，呈对称分布。
在本发明中，封闭壳体的横截面可为圆形结构，也可为其它形状。筒形过滤器采用纸质滤芯，成本低廉，不必保养，定期更换即可。
上隔板上的开孔率≥20％，仿Y形管管壁上的开孔率≥30％，以保证消声效果。壳体做成可拆式，便于维护、更换和安装。
本发明的工作原理如下：内燃机工作时，在进气行程，由于气缸内活塞由上止点向下止点移动，进气门打开，气缸内容积增大，产生真空度，空气在压力差的作用下，由二个进气支管进入，并汇集于中间消声管，并从中间消声管上的小孔喷出，在空腔B中膨胀、减速。气流通过微穿孔板上的小孔流出再次膨胀、减速，然后通过下隔板上的通气管(孔)流入C腔室中，再通过纸质滤芯的滤清后进入滤清器的中央，从排出管上的小孔进入，并通过排出管进入涡轮增压器的压气机，经压缩后进入内燃机进气门流入气缸内。由于进入消声过滤器中的空气、气流经过多次的改变方向和减速，灰尘与杂质被分离沉淀，再经过纸质滤芯的过滤作用，从而使进入内燃机气缸内的空气为较纯净的空气，减少发动机的磨损，延长发动机的使用寿命。
当废气从排气消声器尾部排出时，由于气流的流动，增加动能而减少压能，尾管内形成真空度，在压力差的作用下，沉淀在进气消声过滤器内底部的灰尘、杂质被抽吸并随废气排入大气中。因此，该装置具有自洁性能，能延长维护保养和更换滤芯的周期。
由于涡轮增压器能产生强烈的高频噪声，以及进气门开闭所产生的中低频脉动噪声和气流通过气门座时产生的高频涡流噪声都要通过内燃机消声过滤器进口处传入大气中。由于纸质滤芯具有一定的消声作用，再经过C、B腔的膨胀、缓冲作用，A腔室的吸声作用等使声波衰减系数增大，噪声下降。由于消声管上小孔的作用，将大股气流分散成几十、几百股小气流喷出，声波传递过程中受到孔壁的摩擦作用，噪声下降。由于A腔室中二根进气支管的气流通道截面积是渐变的，相应的气流速度也是渐变的，这对降低气流再生噪声，改善空气动力学特性都是非常有利的。另外，二根进气支管从进口到中间消声管有一个90°拐弯，这使中高频消声性能显著提高。
采用上述方案的优点是：进气充分，并集空气过滤、自洁能力，消除噪声为一体。能消减由涡轮增压器和涡流声造成的高强度高频噪声和由进气门开闭造成的中低频噪声；过滤空气中的微粒杂质且能将过滤下来的灰尘杂质由排污管通过消声器尾管排入大气中。本发明还具有结构简单合理，使用、安装、维修方便的特点。
附图说明
图1为传统的空气滤清器结构示意图。
1′是壳体，2′是密封垫圈，3′是滤芯，4′是密封垫圈，5′是排出管。
图2为本发明的结构示意图。
图中：1为封闭壳体，2为吸声材料，3为进气支管，4为上隔板，5为中间消声管，6为微穿孔板，7为下隔板，8为滤芯，9为垫圈，10为排出消声管，11为排污管，12为通气道。
具体实施方式
本发明将结合下面附图做进一步描述，但并不限制本发明。
如图2所示：本发明适用于增压内燃机进气系统的消声过滤器，它包括通过上、下隔板4、7将其分隔成腔体A、B、C的其截面为圆形的封闭壳体1，在A、B腔中设置有仿Y形管，该仿Y形管由两个进气支管3和中间消声管5构成，两进气支管3均通过渐大的锥形过渡管汇聚于中间消声管5，且进气支管3与中间消声管5呈90°；两个进气支管3位于A腔中并延伸至封闭壳体1外，中间消声管5向下延伸至B腔中且下端封闭固定于下隔板7上，A腔中填充有吸声材料2，上隔板4开设有多个透孔，开孔率≥20％，仿Y形管的管壁上开设有若干透孔，且开孔率≥30％；在B腔中围绕中间消声管5设置有筒形微穿孔板6，该筒形微穿孔板上下两端分别固定于上、下隔板4和7上。在C腔中设置有筒形过滤器，筒形过滤器采用纸质滤芯8，滤芯上、下两端由密封垫圈9密封；排出消声管10设置在筒形过滤器中心，其上端封闭固定于下隔板7上，其下端延伸至封闭壳体1外与内燃机进气管口相接，位于C腔中的排出消声管10管段的管壁上均布有透孔，且各透孔的面积之和大于排出消声管的截面面积；B腔与位于筒形过滤器外侧的C腔之间设有固定在下隔板7上的通气管12，通气管的数量为两个，呈对称分布。在位于筒形滤芯外侧的C腔底部设置有排污管11，排污管的另一端通入排气消声器尾管内。
在本发明中，A腔体积小于B腔体积，B腔体积小于C腔体积，以保证最佳的消声效果。

Claims (9)

1、一种适用于增压内燃机进气系统的消声过滤器，其特征在于：它包括通过上、下隔板(4)(7)将其分隔成腔体A、B、C的封闭壳体(1)，在A、B腔中设置有仿Y形管，该仿Y形管由两个进气支管(3)和中间消声管(5)构成，两个进气支管(3)位于A腔中并延伸至封闭壳体(1)外，中间消声管(5)向下延伸至B腔中且下端封闭固定于下隔板(7)上，A腔中填充有吸声材料(2)，上隔板(4)开设有多个透孔，仿Y形管的管壁上开设有若干透孔；在B腔中围绕中间消声管(5)设置有筒形微穿孔板(6)，在C腔中设置有筒形过滤器，排出消声管(10)设置在筒形过滤器中心，其上端封闭固定于下隔板(7)上，其下端延伸至封闭壳体(1)外与内燃机进气管口相接，位于C腔中的排出消声管管段的管壁上均布有透孔，且各透孔的面积之和大于排出消声管(10)的截面面积；B腔与位于筒形过滤器外侧的C腔之间设有通气道(12)，在位于筒形过滤器外侧的C腔底部设置有排污管(11)，排污管的另一端通入排气消声器尾管内。
2、根据权利要求1所述的适用于增压内燃机进气系统的消声过滤器，其特征在于：两进气支管(3)均通过渐大的锥形过渡管汇聚于中间消声管(5)，且进气支管(3)与中间消声管(5)呈90°。
3、根据权利要求1所述的适用于增压内燃机进气系统的消声过滤器，其特征在于：A腔体积小于B腔体积，B腔体积小于C腔体积。
4、根据权利要求1所述的适用于增压内燃机进气系统的消声过滤器，其特征在于：设在B腔与位于筒形过滤器外侧的C腔之间的通气道(12)为固定在下隔板(7)上的通气管。
5、根据权利要求4所述的适用于增压内燃机进气系统的消声过滤器，其特征在于：通气管的数量至少为两个，呈对称分布。
6、根据权利要求1所述的适用于增压内燃机进气系统的消声过滤器，其特征在于：封闭壳体(1)的横截面为圆形结构。
7、根据权利要求1所述的适用于增压内燃机进气系统的消声过滤器，其特征在于：筒形过滤器采用纸质滤芯(8)。
8、根据权利要求1所述的适用于增压内燃机进气系统的消声过滤器，其特征在于：上隔板(4)上的开孔率≥20％。
9、根据权利要求1所述的适用于增压内燃机进气系统的消声过滤器，其特征在于：仿Y形管管壁上的开孔率≥30％。
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