RU2009334C1 - Система активного подавления шума выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания - Google Patents

Система активного подавления шума выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания Download PDF

Info

Publication number
RU2009334C1
RU2009334C1 SU894742315A SU4742315A RU2009334C1 RU 2009334 C1 RU2009334 C1 RU 2009334C1 SU 894742315 A SU894742315 A SU 894742315A SU 4742315 A SU4742315 A SU 4742315A RU 2009334 C1 RU2009334 C1 RU 2009334C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
noise
exhaust pipe
chamber
exhaust
noise reduction
Prior art date
Application number
SU894742315A
Other languages
English (en)
Inventor
В.Гарднер Джон
В.Зайглер-младший Элдон
Original Assignee
Нойз Кэнселлейшн Текнолоджиз, Инк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нойз Кэнселлейшн Текнолоджиз, Инк filed Critical Нойз Кэнселлейшн Текнолоджиз, Инк
Application granted granted Critical
Publication of RU2009334C1 publication Critical patent/RU2009334C1/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/16—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts
    • F01N1/22—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using movable parts the parts being resilient walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/06—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using interference effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/06—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using interference effect
    • F01N1/065—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using interference effect by using an active noise source, e.g. speakers
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17857—Geometric disposition, e.g. placement of microphones
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17861—Methods, e.g. algorithms; Devices using additional means for damping sound, e.g. using sound absorbing panels
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787—General system configurations
    • G10K11/17879—General system configurations using both a reference signal and an error signal
    • G10K11/17881—General system configurations using both a reference signal and an error signal the reference signal being an acoustic signal, e.g. recorded with a microphone
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787—General system configurations
    • G10K11/17879—General system configurations using both a reference signal and an error signal
    • G10K11/17883—General system configurations using both a reference signal and an error signal the reference signal being derived from a machine operating condition, e.g. engine RPM or vehicle speed
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10—Applications
    • G10K2210/128—Vehicles
    • G10K2210/1282—Automobiles
    • G10K2210/12822—Exhaust pipes or mufflers
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/321—Physical
    • G10K2210/3227—Resonators
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/321—Physical
    • G10K2210/3227—Resonators
    • G10K2210/32272—Helmholtz resonators

Abstract

Использование: в машиностроении, в частности, двигателестроении. Целью изобретения является повышение эффективности шумоглушения. Сущность изобретения: активная система подавления шума для выхлопных систем двигателей внутреннего сгорания и им подобных. Для защиты шумоподавляющего звукоизлучателя от окружающей среды, распространяющей нежелательный шум, акустически настраиваемая шумоподавляющая камера, устанавливается между звукоизлучателями и местоположением среды с нежелательным шумом. Для достижения всеобщего аннулирования на выходном конце выхлопной трубы шумоподавляющая камера имеет кольцевое отверстие, расположенное по существу в плоскости выходного отверстия выхлопной трубы, создавая тем самым явный общий источник нежелательного шума и подавляющего шума. Выхлопная труба, шумоподавляющая камера и шумоподавляющий репродуктор размещены в одном корпусе, выполненном из листового металла. 7 з. п. ф-лы, 1 табл. , 12 ил.

Description

Изобретение относится к устройствам для снижения шумов при всасывании и/или выхлопе в двигателях внутреннего сгорания и им подобных, а именно к устройству ослабления шума в двигателях, в котором (устройстве) используются антишумовые или шумоподавляющие излучатели звуковых колебаний для ослабления звука, образуемого в таком двигателе. Разные отличительные признаки настоящего изобретения могут использоваться для ослабления звука в системах всасывания и выхлопа двигателей внутреннего сгорания, в компрессорах, насосах и тому подобное. Предпочитаемый вариант реализации предлагаемого изобретения относится в основном к двигателям внутреннего сгорания, однако оно может быть адаптировано для ослабления звука в других установках, представляющих конфигурации, генерирующие аналогичный шум, в таких как системы всасывания и выхлопа некоторых компрессоров и насосов и тому подобное.
Многочисленные пассивные системы для подавления звука при всасывании и/или выхлопе газодвижущих систем были предложены ранее. В таких пассивных системах используется звукоизолирующий материал и/или перегородки для подавления звуковых колебаний до того, как они достигнут окружающей атмосферы. Эти так называемые "пассивные системы", такие как обычные автомобильные глушители выхлопных газов, имманентно ограничивают поток выхлопных газов и тем самым приводят к потерям энергии со снижением эффективности работы двигателей внутреннего сгорания транспортных средств. Также хорошо известно, что снижение или аннулирование ограничивающего противодавления выхлопных газов существенно улучшает КПД двигателя. Однако применение такой "прямой трубы" в работе автомобилей ведет к образцам звука в общественных местах, которые не только неприятны, но и вредны для здоровья. По этим причинам фактически каждая промышленно развитая нация имеет ограничения в отношении уровня распространения звука, который может быть образован автомобилями и другими техническими средствами, работающим в общественных местах. До настоящего времени, чтобы удовлетворить эти требования в отношении подавления шума, фактически все автомобили основываются на пассивных системах глушителей с вытекающим отсюда снижением эффективности двигателя. В прямой связи со снижением эффективности двигателя находится, конечно, повышенное загрязнение из-за повышенного потребления углеродного топлива.
Известна система активного подавления шума выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащая выхлопную трубу с впускным и выпускным отверстиями, шумоподавляющую камеру с выходным отверстием, установленную на выхлопной трубе, и шумоподавляющий репродуктор с системой управления уровнем шума, расположенный в шумоподавляющей камере.
Цель изобретения - создание усовершенствованной активной шумоподавляющей системы, которая совместима с рабочими условиями выхлопных систем двигателя внутреннего сгорания транспортного средства и ему подобного, создание системы, которая подавляет шум, образуемый в результате быстрого изменения источников шума, таких как используемые в автомобилях выхлопные системы, в течение нормальных операций привода и тому подобное, создание компактной и экономичной для производства шумоподавляющей системы, которая может быть включена в массовое производство транспортных средств с последующим существенным снижением общих затрат по эксплуатации таких транспортных средств по сравнению с транспортными средствами, имеющими традиционные пассивные системы глушителей.
Цель достигается путем создания звукоослабляющей системы, которая обладает одной или больше из нижеследующих характеристик:
1) шумоподавляющая камера располагается между шумоподавляющими звукоизлучателями и системой направления текучей среды для текучей среды, распространяющей нежелательный шум, тем самым защищая шумоподавляющие звукоизлучатели от любых резких окружающих условий среды, распространяющей нежелательный шум;
2) шумоподавляющие звукоизлучатели открываются в акустически настраиваемую шумоподавляющую камеру, которая в свою очередь открывается в текучую среду, распространяющую нежелательный шум, тем самым усиливая эффективное действие шумоподавляющего звукоизлучателя;
3) шумоподавляющие звуковые колебания вводятся в среду, распространяющую нежелательный шум в таком положении, что эффективный источник и нежелательного звука и шумоподавляющего звука является по существу почти совпадающими, тем самым усиливая эффективное общее аннулирование нежелательного звука.
В некоторых предпочитаемых вариантах реализации настоящего изобретения активная шумоподавляющая система выполнена с расчетом, чтобы избегать размещения шумоподавляющих звукоизлучателей в условиях потока текучей среды, распространяющей нежелательный шум, как, например, резкие условия выхлопных газов выхлопной системы транспортного средства. В специально предпочитаемых вариантах реализации система ослабления шума включает в себя шумоподавляющую камеру, которая окружает всей частью своей длины центрально расположенную выхлопную трубу двигателя, при этом шумоподавляющая камера и выхлопная труба открываются в атмосферу по существу в одной и той же плоскости, и по крайней мере, на протяжении длины, соответствующей менее чем одной трети длины самого короткого колебания (волны) нежелательного шума, подлежащего ослаблению. Шумоподавляющие акустические системы открываются в шумоподавляющую камеру, которая полностью изолирована от выхлопной трубы, и тем самым акустические системы не подвергаются резким химическим и тепловым окружающим условиям выхлопных газов.
В некоторых специально предпочитаемых вариантах реализации для использования с выхлопными системами самоходных транспортных средств шумоподавляющая камера выполнена как акустически настраиваемая кольцевая камера, расположенная концентрически с выхлопной трубой. В специально предпочитаемых вариантах реализации шумоподавляющие акустические системы симметрично расположены вокруг оси выхлопной трубы и шумоподавляющей камеры. Шумоподавляющая камера выполнена как первая относительно большого диаметра секция, которая закрыта на одном конце круглой опорной пластиной, которая соединена с выхлопной трубой, и акустические системы монтируются смежно с этой концевой пластиной. Шумоподавляющая камера затем располагается в нижнем (по ходу потока) направлении выхлопной трубы и открывается в той же плоскости, что и атмосферное выходное отверстие выхлопной трубы, тем самым создавая эффективный совпадающий источник звука в отношении шумоподавляющих звуковых колебаний и нежелательных звуковых колебаний от выхлопной трубы, с последующим "глобальным" аннулированием шума.
Согласно некоторым предпочитаемым вариантам реализации изобретения шумоподавляющие звукоизлучатели управляются цифровым контроллером, который имеет входы от датчика синхронизации, контролирующего скорость вращения двигателя, и микрофона датчика остаточного звука, который снимает звук на выходе выхлопной трубы. Эти сигналы датчика синхронизации и микрофона обрабатываются контроллером и усилителями приводной мощности для шумоподавляющих акустических систем.
Согласно другим предпочитаемым вариантам реализации управляющей системы для шумоподавляющих звукоизлучателей микрофон верхнего (по ходу течения) датчика снимает звук в верхней (по ходу течения) части выхлопной трубы местоположения шумоподавляющей камеры и подает свой сигнал на цифровой контроллер, а другой сигнал на контроллер поступает от микрофона датчика остаточного звука на выходном конце выхлопной трубы. Как и в других вышеуказанных вариантах реализации, цифровой контроллер обрабатывает эту детектированную информацию и соответственно управляет и возбуждает шумоподавляющие звукоизлучатели для аннулирования звука.
Хотя описанные предпочитаемые варианты реализации относятся к выхлопным системам двигателя внутреннего сгорания транспортных средств, предпочитаемые варианты реализации изобретения также предусмотрены для всасывающих систем двигателей для компрессоров и насосов с нежелательными звуковыми колебаниями, распространяемыми в трубе, выпускающей отходящие газы в атмосферу, и им подобных.
На фиг. 1 изображен схематично пассажирский автомобиль, с выхлопной системой двигателя и цифровой системой глушителя, выполненной согласно предпочитаемому варианту реализации изобретения, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид снизу; на фиг. 3 - катер, оборудованный другим предпочитаемым вариантом реализации изобретения, вид сбоку; на фиг. 4 - двигатель, выхлопная система и активная цифровая система глушителя для использования с катером на фиг. 3; на фиг. 5 - глушитель выхлопа, выполненный в соответствии с предпочитаемым вариантом реализации изобретения; на фиг. 6 - то же, продольное сечение; на фиг. 7 - торцевой вид, взятый с правой стороны фиг. 6; на фиг. 8 - вид аналогичный фиг. 6, показывающий вариант выполнения глушителя выхлопа согласно настоящему изобретению, имеющего промежуточную камеру охлаждения пониженного давления выхлопных газов; на фиг. 9 - торцевой вид с правой стороны фиг. 8; на фиг. 10 - схема полной активной цифровой системы глушителя, выполненной согласно предпочитаемому варианту реализации настоящего изобретения; на фиг. 11 - то же, вариант выполнения; на фиг. 12 - график сравнения результатов испытаний на автомобиле с дизельным двигателем, показывающий спектр звука на выхлопе и без ослабления шума, используя систему согласно настоящему изобретению.
Легковой автомобиль (фиг. 1 и 2) имеет активную цифровую систему глушителя, выполненную в соответствии с предпочитаемыми вариантами реализации настоящего изобретения. Система, изображенная на фиг. 1 и 2, соответствует варианту реализации общей системы на фиг. 10. Легковой автомобиль 1 включает многоцилиндровый поршневой двигатель 2 внутреннего сгорания, выхлоп которого транспортируется системой 3 выхлопной трубы к входному отверстию 4 выхлопа на задней части автомобиля. Задняя часть системы 3 выхлопной трубы изображена как одна и описывается как одна (единая) выхлопная труба в нижеследующем описании, хотя аналогичные двойные устройства могут быть образованы в системах с двумя выхлопными трубами, и снабжена на своем заднем конце устройством 5 окружающей шумоподавляющей камеры, которое включает в себя шумоподавляющие акустические системы, приводимые в действие усилителем мощности 6 и цифровым контроллером 7. Цифровой контроллер 7 имеет входные сигналы от микрофона детектирования остаточного звука 8, смежного с выходным отверстием 4 выхлопа (т. е. выхлопной трубы), и датчика синхронизации 9, такого как тахометр на приводном валу двигателя 2.
Активная цифровая система (фиг. 3 и 4) глушителя согласно изобретению установлена на катере 1А, который подобно легковому автомобилю на фиг. 1 и 2 включает многоцилиндровый с возвратно-поступательными поршнями двигатель внутреннего сгорания 2А, систему 3А выхлопной трубы с выходным отверстием 4А. Устройство 5А шумоподавляющей камеры расположено смежно с нижним (по ходу потока) концом системы 3 выхлопной трубы и включает в себя акустические системы, приводимые в действие усилителем мощности 6А и управляемые цифровым контроллером 7А. Цифровой контроллер 7А получает входные сигналы от микрофона 8А датчика остаточного звука, выходного отверстия выхлопа двигателя катера и датчика синхронизации 9А выходного приводного вала двигателя 2 катера. Некоторые варианты реализации для использования на катерах будут включать в себя питаемые водой устройства охлаждения системы выхлопа, такие как водяной поток непосредственно в выхлопную трубу и водяной поток в кольцевой рубашке, окружающей выхлопную трубу, которые хорошо известны в области промышленности моторных катеров.
Нижеследующее описание шумоподавляющей камеры, окружающей выхлопную трубу, и схемы контроллера для управления ею, является аналогичным в отношении вариантов реализации для всех наземных пассажирских автомобилей на фиг. 1 и 2, моторных катеров на фиг. 3 и 4.
Камера 5 на фиг. 6 и 7 выполнена как цельная структура из листового металла и включает в себя центрально расположенную цилиндрическую выхлопную трубу 10, которая соединена с системой 3 выхлопной трубы и системой 3А. Левый конец секции выхлопной трубы 10 предпочтительно имеет конфигурацию с возможностью вставления в существующую выхлопную трубу выхлопной системы 3, 3А двигателя с соответствующим предусмотренным герметизирующим зажимным соединением.
Шумоподавляюшая камера 11 образована вокруг выхлопной трубы 10 с кольцевым окружающим зазором. Шумоподавляющая камера 11 образована первой цилиндрической секцией 12 большого диаметра и примыкающей секцией 13 меньшего диаметра. Левый конец секции 12 большего диаметра закрыт круглой торцевой пластиной 14А, которая монтируется на наружной поверхности выхлопной трубы 10 с помощью сварного соединения 14. Противоположный конец шумоподавляющей камеры 11 поддерживается радиально выступающими опорными пластинами 15, прикрепленными с помощью сварки 16 к выхлопной трубе 2 и с помощью сварки 17 к шумоподавляющей камере 13. Пара цилиндрических опорных секций 17 акустической системы соединяется посредством сварного соединения 18 с цилиндрической секцией 12 в положении, смежном с концевым колпачком 13. В иллюстрируемом варианте реализации цилиндрические опорные секции 17 акустической системы имеют немного меньший диаметр, чем диаметр секции 12 шумоподавляющей камеры, и там соединятся посредством сварных швов 18. Эти опорные секции шумоподавляющей акустической системы расположены симметрично относительно продольной оси выхлопной трубы 10 и шумоподавляющей камеры 11. Шумоподавляющие акустические системы 19 монтируются в каждой из соответствующих опорных секций 17 и располагаются для генерирования звуковых колебаний, направленных в шумоподавляющую камеру 11. Шумоподавляющая камера 11 является концентрической относительно выхлопной трубы 10 и отделена от нее зазором, и шумоподавляющие звуковые колебания, генерируемые акустической системой 19 и распространяющиеся по длине элемента 11, открываются или выходят в атмосферу в той же плоскости 4 выхода, как и выхлопные газы из выхлопной трубы 10.
Путем расположения акустических систем 19 симметрично относительно продольной оси выхлопной трубы 10 и путем создания шумоподавляющей камеры 11 как кольцевой камеры, окружающей трубу 10, изготовление устройства шумоподавляющей камеры глушителя является довольно простым, и может производиться как блок, который может быть добавлен к существующей выхлопной системе 3 просто путем соединения левого конца трубной секции 10 с выхлопной трубой автомобиля. В специально предпочитаемых вариантах реализации выхлопная труба 2 и цилиндрические секции 12, 13, образующие шумоподавляющую камеру 11 и опоры 17 акустической системы, выполнены из металла, который может легко свариваться, тем самым упрощая далее операцию изготовления. Варианты реализации также предусматриваются с теплоизоляционным соединением на выхлопной трубе 10 типа кольцевой манжеты из теплоизоляционного материала, окружающей трубу 10, которая (манжета) ограничивает передачу тепла компонентам. Так как акустические системы 19 расположены симметрично относительно шумообразующей выхлопной трубы 10, специально эффективное использование пространства и аннулирование шума достигается благодаря этому симметричному расположению шумоподавляющих звуковых колебаний вокруг кольцевого пространства на выходном конце 4 устройства трубы глушителя. Так как шумоподавляющие звуковые колебания распространяются по существу в той же плоскости, что и выхлопные газы, распространение шумоподавляющих колебаний является симметричным с распространением звуковых колебаний от выхода выхлопной трубы, тем самым упрощая конструкцию и работу. Акустические системы 19 также изолированы камерой 11 от выхлопных газов, и тем самым не должны выдерживать высоко коррозионных горячих газов в выхлопном потоке.
Предусмотрены другие предпочитаемые варианты реализации, в которых используется только одна акустическая система, открывающаяся в акустически настраиваемую камеру 11, и кольцевое выходное отверстие в плоскости 4 эффективно образует соответствующий источник эффективных общих точек для аннулирующего и нежелательного звуков. Дополнительные акустические системы предпочитаемых вариантов реализации облегчают использование меньших акустических систем для того же выхода, экономя тем самым пространство. Также предусмотрены варианты реализации, где акустические системы удалены от камеры 11, где звуковые колебания передаются по трубопроводу, открывающемуся в камеру 11, такие устройства практичны в случаях, когда соображения пространства играют важную роль, как например, в легковых автомобилях и тому подобное.
В специальном предпочитаемом практическом варианте реализации размеры, как показано на фиг. 6, будут следующие:
- диаметр 10 выхлопной трубы 10 составляет 2,250 дюйма внутреннего диаметра;
- длина 13 между торцевой пластиной 13 и левым концом трубы 10 составляет 2 дюйма;
- радиальная ширина 12R секции 12 камеры снаружи трубы 10 составляет 1,75 дюйма;
- радиальная ширина 13R между наружной частью трубы 10 и наружной стенкой цилиндрической секции 12 составляет 0,75 дюйма;
- радиальная длина опорных секций 17, 17R акустической системы составляет 2,5 дюйма;
- диаметр цилиндрических секций 17, 17R составляет 5 дюймов;
- расстояние между кромкой секций 17 и концевой секцией камеры 12, 12L составляет 4,75 дюйма,
- и длина 13L секции 13 составляет 5 дюймов.
Вариант реализации на фиг. 8 и 9 является таким же, как вариант реализации на фиг. 5-7, описанный выше, за исключением того, что дополнительно образована промежуточная камера низкого давления для охлаждения выхлопных газов 20 между шумоподавляющей камерой 11А и выхлопной трубой. На фиг. 8 и 9 одинаковые цифровые позиции с суффиксом А проставлены для обозначения соответствующих структур из варианта реализации на фиг. 5-8. Эти структуры описываются только в той мере, что они функционируют иначе, чем соответствующие структуры варианта реализации на фиг. 5 и 8. Кольцевая промежуточная камера 20 сообщается с выхлопной трубой 10А с помощью восьми радиально расположенных отверстий 21 диаметром 1/8 дюйма в трубе 10А. Отверстия 21 расположены на верхнем (по ходу потока) конце шумоподавляющей камеры 11 и дают возможность всасываться небольшому количеству охлаждающего воздуха в поток выхлопных газов через отверстие (зазор) на концевой плоскости 4А, так что охлаждающий воздух течет в камеру 20 против направления потока выхлопных газов и затем в выхлопную трубу. Радиально расположенные армирующие пластины 15 проходят также через концевой участок этой камеры 20 и поддерживают соответствующие концентрические трубы, которые ее образуют. Поток охлаждащего воздуха, сообщающийся с выхлопной трубой через отверстия 21, также помогает снижению турбулентности выхлопных газов, которые выходят из выхлопной трубы 10А, и тем самым далее снижает все уровни шума.
На фиг. 10 схематично изображен первый вариант реализации управляющей системы для активной цифровой системы глушителя согласно настоящему изобретению. Датчик синхронизации, такой как тахометр 9 двигателя, образует входные синхросигналы для контроллера 7, который также получает сигналы микрофона 8 датчика остаточного звука, который снимает (детектирует) фактический образец звуковых колебаний ниже (по ходу течения) выходного отверстия 4 выхлопной трубы 10 и шумоподавляющей камеры 11, и контроллер 7 управляет усилителем мощности 6, который, в свою очередь, возбуждает акустические системы 19 для генерирования шумоподавляющих колебаний в камере 11, которые затем перемещаются к плоскости 4 выходного отверстия выхлопной трубы 10 и производят аннулирование звуковых колебаний, выходящих из выходного отверстия трубы. В специально предпочитаемых вариантах реализации усилитель 6 звуковой мощности выполнен интегрально с цифровым электронным контроллером 7. Цифровой контроллер может использовать алгоритм домена частоты.
Практически акустическая система и микрофон, используемые с конфигурацией, как на фиг. 5-7 или 8 и 9, имеют следующие характеристики:
АКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
- плотность магнитного потока: 11000 Гс
- общий поток: 58000 Максвелл
- чувствительность: 96 дБ простр. 1м, 11,2 В среднеквадратического значения
- их параметры в режиме малого сигнала:
Ss = 92 см2
Мs = 9,8 г
Хs = 6 мм от пика к пику
fs = 37 Гц
Rms = 1 . . .
Сms = 1,8 х 1-3 М/N
VAS = 23,6 л
QM = 2,44
QE = 0,38
QT = 0,33
- импеданс: 8 . . . (Ом)
- диапазон: от 55 до 3500 Гц
- чистый вес: 1,13 кг
МИКРОФОН
- амплитудно-частотная характеристика: 20-13000 Гц
- импеданс: 600
- чувствительность: : -71 ± 5 дБ (см. OJB = 1в/мк бар, 1 КГц)
- мощность: от 1,5 до 20 В постоянного тока.
Вторая управляющая система для активной цифровой системы глушителя схематично изображена на фиг. 11. Так как система на фиг. 11 отличается от системы на фиг. 10 только использованием верхнего (по ходу течения) микрофона 22 датчика вместо синхродатчика 9 тахометра, остальная структура обозначена аналогичными цифровыми позициями, как на фиг. 10. Аналогично варианту реализации на фиг. 10 может использоваться либо контроллер с аглоритмом домена частоты, либо контроллер и алгоритмом домена времени. Различие между вариантами реализации на фиг. 10 и 11 в том, что вход от микрофона 22 используется вместо входа от датчика 9 тахометра, как показано на фиг. 10.
Следует далее отметить, что может использоваться контроллер, соответствующий контроллеру 11СТ 20СО производства фирмы "Нойз канселлейшн текнолоджиз, инк. ", который обозначен на чертеже как контроллер 7.
На фиг. 12 представлено графическое сравнение, показывающее значительное снижение уровней шума при использовании активной цифровой системы глушителя на дизельном двигателе по сравнению с работой его без аннулирования шума. На фиг. 12 верхний график показывает уровни шума без аннулирования, и нижний график показывает уровни шума при аннулировании. Нижеследующее является таблицей экспериментальных результатов, показанных на графике фиг. 12.
Из таблицы и графика можно видеть значительные снижения уровня шума, например, 26 дБ при отметке 0 на частоте 90 Гц при заглушенном шуме двигателя посредством системы ослабления звука согласно настоящему изобретению, и пассивный глушитель может быть вычеркнут из системы выхлопной трубы автомобиля. Вычерчивание пассивного глушителя (работа при так называемой "прямой трубе") ведет к значительному увеличению эффективности и мощности двигателя. (56) Патент США N 4527282, кл. G 10 K 11/16, опублик. 1985.

Claims (8)

1. СИСТЕМА АКТИВНОГО ПОДАВЛЕНИЯ ШУМА ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащая выхлопную трубу с впускным и выпускным отверстиями, шумоподавляющую камеру с выходным отверстием, установленную на выхлопной трубе, и шумоподавляющий репродуктор с системой управления уровнем шума, расположенный в шумоподавляющей камере, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности шумоглушения, шумоподавляющая камера изолирована от выхлопной трубы, выходные срезы выпускного отверстия выхлопной трубы и выходного отверстия шумоподавляющей камеры расположены в одной плоскости, а выходное отверстие шумоподавляющей камеры выполнено кольцеообразным.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что шумоподавляющая камера установлена коаксиально с охватом выхдопной трубы и снабжена дополнительным шумоподавляющим репродуктором, расположенным диаметрально противоположно первому репродуктору, причем репродукторы расположены в зоне впускного отверстия выхлопной трубы.
3. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что шумоподавляющая камера выполнена в виде двух секций с различными диаметрами, причем секция большего диаметра расположена в зоне впускного отверстия выхлопной трубы.
4. Система по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что входной срез секции большего диаметра шумоподавляющей камеры закрыт кольцевой пластинкой, сопряженной с наружной поверхностью выхлопной трубы, а в кольцеобразном сечении выходного отверстия шумоподавляющей камеры установлены радиальные опорные пластины.
5. Система по пп. 1 - 4, отличающаяся тем, что она снабжена охлаждающей камерой с входным отверстием, выполненной при помощи обечайки, установленной коаксиально между выхопной трубой и шумоподавляющей камерой.
6. Система по пп. 1 - 5, отличающаяся тем, что входное отверстие охлаждающей камеры расположено в зоне выпускного отверстия выхлопной трубы.
7. Система по пп. 1 - 6, отличающаяся тем, что выхлопная труба соединена с охлаждающей камерой при помощи отверстий перфорации, расположенных симметрично по окружности и на ее поверхности.
8. Система по пп. 1 - 8, отличающаяся тем, что выхлопная труба, шумоподавляющая камера и шумоподавляющий репродуктор размещены в одном корпусе, выполненном из листового металла.
SU894742315A 1988-02-19 1989-10-18 Система активного подавления шума выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания RU2009334C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15888388A 1988-02-19 1988-02-19
US88158883 1988-02-19
PCT/US1989/000665 WO1989007701A1 (en) 1988-02-19 1989-02-17 Active sound attenuation system for engine exhaust systems and the like

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2009334C1 true RU2009334C1 (ru) 1994-03-15

Family

ID=22570133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894742315A RU2009334C1 (ru) 1988-02-19 1989-10-18 Система активного подавления шума выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP0373188B1 (ru)
JP (1) JP2709743B2 (ru)
KR (1) KR0137271B1 (ru)
BR (1) BR8905996A (ru)
CA (1) CA1329140C (ru)
DE (1) DE68911112T2 (ru)
RU (1) RU2009334C1 (ru)
WO (1) WO1989007701A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2565487C2 (ru) * 2011-04-29 2015-10-20 Сканиа Св Аб Устройство глушителя и автотранспортное средство, содержащее такое устройство глушителя

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9003959D0 (en) * 1990-02-21 1990-04-18 Ross Colin F Active control of internal combustion engine performance
US5125241A (en) * 1990-03-12 1992-06-30 Kabushiki Kaisha Toshiba Refrigerating apparatus having noise attenuation
US5133017A (en) * 1990-04-09 1992-07-21 Active Noise And Vibration Technologies, Inc. Noise suppression system
WO1991015666A1 (en) * 1990-04-09 1991-10-17 Active Noise And Vibration Technologies, Inc. Single cavity automobile muffler
US5272286A (en) * 1990-04-09 1993-12-21 Active Noise And Vibration Technologies, Inc. Single cavity automobile muffler
US5229556A (en) * 1990-04-25 1993-07-20 Ford Motor Company Internal ported band pass enclosure for sound cancellation
US5319165A (en) * 1990-04-25 1994-06-07 Ford Motor Company Dual bandpass secondary source
DE4033269A1 (de) * 1990-10-19 1992-04-23 Gillet Heinrich Gmbh Schalldaempferanlage fuer kraftfahrzeuge
GB9118779D0 (en) * 1991-08-29 1991-10-16 Active Noise & Vibration Tech Muffler
JPH07504991A (ja) * 1991-12-02 1995-06-01 ノイズ　キャンセレーション　テクノロジーズ　インコーポレーテッド 多変換器を備えたエンクロージュアの能動騒音制御
JP2585551Y2 (ja) * 1992-01-17 1998-11-18 三菱自動車工業株式会社 エンジン排気音の適応型能動消音装置
US5210805A (en) * 1992-04-06 1993-05-11 Ford Motor Company Transducer flux optimization
US5822439A (en) * 1992-05-01 1998-10-13 Fujitsu Ten Limited Noise control device
EP0817166B1 (en) * 1992-05-01 2000-08-23 Fujitsu Ten Limited Noise control device
DE4317403A1 (de) * 1993-05-26 1994-12-01 Nokia Deutschland Gmbh Anordnung zur aktiven Schalldämpfung
CZ284565B6 (cs) * 1993-07-07 1999-01-13 Leistritz Ag & Co Abgastechnik Aktivní tlumič zvuku
US5494151A (en) * 1993-08-06 1996-02-27 Shinko Electric Co., Ltd. Vibratory parts-feeder apparatus
KR20030049423A (ko) * 2001-12-15 2003-06-25 현대자동차주식회사 흡기소음 제어장치
US7309314B2 (en) 2003-09-23 2007-12-18 U.S. Department Of Veterans Affairs Method for predicting apnea-hypopnea index from overnight pulse oximetry readings
DE102004040421A1 (de) 2004-08-19 2006-03-09 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Aktiver Abgasschalldämpfer
DE102008018085A1 (de) 2008-04-09 2009-10-15 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Aktiver Schalldämpfer
DE102009049280B4 (de) 2009-10-13 2016-10-06 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Aktiver Schalldämpfer
DE202012012724U1 (de) 2011-06-01 2013-09-11 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Antischall-System für Abgasanlagen
DE102011106647A1 (de) 2011-07-05 2013-01-10 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Antischall-system für abgasanlagen und verfahren zum steuern desselben
DE102011117495B4 (de) * 2011-11-02 2014-08-21 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Überlastungsschutz für Lautsprecher in Abgasanlagen
US9386366B2 (en) 2011-12-02 2016-07-05 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Active design of exhaust sounds
DE102012109872B4 (de) 2012-10-16 2015-08-27 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Lautsprecher mit verbesserter thermischer Belastbarkeit
DE102013104307A1 (de) 2013-04-26 2014-10-30 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG System zur Beeinflussung von Abgasgeräuschen und/oder Ansauggeräuschen und/oder Motorgeräuschen
EP2797075B1 (de) 2013-04-26 2018-09-12 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG System zur Beeinflussung von Abgasgeräuschen, Motorgeräuschen und/oder Ansauggeräuschen
DE102013104810A1 (de) 2013-05-08 2014-11-13 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Schallerzeuger für ein antischall-system zur beeinflussung von abgasgeräuschen und/oder ansauggeräuschen eines kraftfahrzeugs
FR3005993B1 (fr) * 2013-05-23 2015-06-26 Dcns Systeme de silencieux actif pour ligne d'echappement d'un moteur diesel notamment de plateforme navale
DE102013010609B4 (de) 2013-06-25 2023-07-27 Purem GmbH System zur Beeinflussung von Abgasgeräuschen in einer mehrflutigen Abgasanlage und Kraftfahrzeug
DE102013011937B3 (de) 2013-07-17 2014-10-09 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Schallerzeuger für ein Antischall-System zur Beeinflussung von Abgasgeräuschen und/oder Ansauggeräuschen eines Kraftfahrzeugs
JP2015172370A (ja) 2014-03-04 2015-10-01 エーバーシュペッヒャー・エグゾースト・テクノロジー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー 排気音の能動的設計
DE102014221323B4 (de) * 2014-10-21 2017-11-23 Thyssenkrupp Marine Systems Gmbh Unterseeboot
DE102015119191A1 (de) 2015-11-06 2017-05-11 Eberspächer Exhaust Technology GmbH & Co. KG Schallerzeuger zur Befestigung an einem Fahrzeug zur Beeinflussung von Geräuschen des Fahrzeugs
DE102017000132A1 (de) * 2017-01-09 2018-07-12 Reinhard Steeg Gegenschallanlagen für Luft-, Land-, Wasser- und Schienenfahrzeuge usw.

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1190317A (fr) * 1958-01-21 1959-10-12 Procédé d'aménagement de moteurs à explosion ou combustion interne pour l'élimination des bruits d'échappement, tuyau d'échappement en dérivant, et applications diverses de ce procédé
US3826870A (en) * 1970-03-20 1974-07-30 Quest Electronics Corp Noise cancellation
US3712412A (en) * 1971-11-18 1973-01-23 Environeering Sound suppressing system
JPS5031801A (ru) * 1973-07-20 1975-03-28
US4122303A (en) * 1976-12-10 1978-10-24 Sound Attenuators Limited Improvements in and relating to active sound attenuation
FR2385972A2 (fr) * 1977-04-01 1978-10-27 Anvar Dispositifs absorbeurs acoustiques actifs pour des conduits
SU836652A1 (ru) * 1979-07-18 1981-06-07 Научно-Исследовательский Институтстроительной Физики Госстроя Cccp Устройство дл подавлени шума
GB2077988B (en) * 1979-11-21 1983-09-14 Chaplin George Brian Barrie Improved method and apparatus for cancelling vibration
ZA825676B (en) * 1981-08-11 1983-06-29 Sound Attenuators Ltd Method and apparatus for low frequency active attennuation
JPS58214613A (ja) * 1982-06-07 1983-12-13 Nissan Motor Co Ltd エンジンの排気脈動音低減装置
JPS6022010A (ja) * 1983-07-18 1985-02-04 Nissan Motor Co Ltd 排気騒音低減装置
JPH0639896B2 (ja) * 1985-08-28 1994-05-25 株式会社日本自動車部品総合研究所 能動的消音装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2565487C2 (ru) * 2011-04-29 2015-10-20 Сканиа Св Аб Устройство глушителя и автотранспортное средство, содержащее такое устройство глушителя

Also Published As

Publication number Publication date
CA1329140C (en) 1994-05-03
JPH02503219A (ja) 1990-10-04
EP0373188B1 (en) 1993-12-01
KR900700723A (ko) 1990-08-16
BR8905996A (pt) 1990-11-20
EP0373188A1 (en) 1990-06-20
DE68911112D1 (de) 1994-01-13
JP2709743B2 (ja) 1998-02-04
KR0137271B1 (ko) 1998-04-25
WO1989007701A1 (en) 1989-08-24
EP0373188A4 (en) 1990-09-19
DE68911112T2 (de) 1994-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2009334C1 (ru) Система активного подавления шума выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания
US5097923A (en) Active sound attenation system for engine exhaust systems and the like
US5726397A (en) Vehicle exhaust device
EP0878001B1 (en) System and method for reducing engine noise
JP4589189B2 (ja) アクティブ型排気マフラー
EP2915967B1 (en) Active design of exhaust sounds
EP0674097A1 (en) Active exhaust gas muffler
JPH0714114U (ja) 能動型消音器
JPS6022010A (ja) 排気騒音低減装置
JP2004519575A (ja) 導管内の共振を減衰する装置
AU622158B2 (en) Active sound attenuation system for engine exhaust systems and the like
JPS61234216A (ja) フイ−ドバツク補償型消音装置
JP3138373B2 (ja) アクティブ消音装置
JP3394770B2 (ja) 消音システム
JP3051624B2 (ja) 能動消音装置
JP2855377B2 (ja) アクティブ消音装置
JP2010106714A (ja) 吸気系消音装置
JP3424370B2 (ja) 消音器
JPH076376B2 (ja) 内燃機関の排気管用消音器
JP2594274Y2 (ja) 能動型消音器
JPH1165574A (ja) 消音装置
JPH09264215A (ja) 能動制御式消音装置
JP2001355426A (ja) アクティブ消音装置
JPH0894185A (ja) 給湯機及び能動形消音装置
JPH11102191A (ja) 消音装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080218