RU2096651C1 - System of active suppression of intake noise of internal combustion engine - Google Patents
System of active suppression of intake noise of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2096651C1 RU2096651C1 RU93046483/06A RU93046483A RU2096651C1 RU 2096651 C1 RU2096651 C1 RU 2096651C1 RU 93046483/06 A RU93046483/06 A RU 93046483/06A RU 93046483 A RU93046483 A RU 93046483A RU 2096651 C1 RU2096651 C1 RU 2096651C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- pipe
- internal combustion
- noise
- intake
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Silencers (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателестроению, преимущественно к устройствам активного подавления шума системы впуска двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to engine building, primarily to devices for actively suppressing noise of an intake system of internal combustion engines.
Известны устройства активного подавления шума путем генерирования звука той же амплитуды и частоты, что и нежелательный шум, причем последний обнаруживается микрофоном и нейтрализуется громкоговорителем, патент Великобритании N 2142091, F 01 N 1/06, G 10 K 11/16 01.09.1985. Данная система работает с учетом акустической обратной связи между громкоговорителем и микрофоном. Недостатком системы подобного типа применительно к подавлению шума в газоводах двигателя внутреннего сгорания является то, что для формирования антизвука с требуемыми характеристиками в условиях изменяющихся значений базовых частот при различных режимах работы двигателя необходимы тщательный выбор передаточной функции обратной связи, точная настройка и обеспечение стабильности работы системы, что не всегда возможно в реальных условиях эксплуатации. Known devices for active noise suppression by generating sound of the same amplitude and frequency as unwanted noise, the latter being detected by a microphone and neutralized by a loudspeaker, UK patent N 2142091, F 01 N 1/06, G 10 K 11/16 09/01/1985. This system works according to the acoustic feedback between the speaker and the microphone. A disadvantage of a system of this type with respect to noise suppression in the gas ducts of an internal combustion engine is that for the formation of anti-sound with the required characteristics under the conditions of changing values of the base frequencies at different engine operation modes, a careful selection of the feedback feedback function, fine tuning and ensuring the system stability which is not always possible in actual use.
В значительной мере этого недостатка лишена выбранная в качестве прототипа система, патент Японии N 62-168913, F 01 N 1/00, 25.07.87, содержащая датчик давления, установленный в патрубке, связанном с выпускным каналом. Сигнал от упомянутого датчика давления поступает в систему управления через полосовой фильтр и аналого-цифровой преобразователь. Сигнал датчика частоты вращения двигателя поступает в преобразователь частоты, где происходит выделение частотного компонента от вспышек в цилиндрах. Упомянутая система управления формирует сигнал с частотой, равной частоте вспышек в цилиндрах и противоположный этим вспышкам по фазе. Этот сигнал поступает в громкоговоритель. Таким образом достигается эффективное шумоглушение для различных режимов работы двигателя. To a large extent this drawback is deprived of the system selected as a prototype, Japanese Patent N 62-168913, F 01 N 1/00, 07.25.87, containing a pressure sensor installed in the pipe connected to the outlet channel. The signal from the aforementioned pressure sensor enters the control system through a band-pass filter and an analog-to-digital converter. The signal from the engine speed sensor enters the frequency converter, where the frequency component is extracted from flashes in the cylinders. The mentioned control system generates a signal with a frequency equal to the frequency of flashes in the cylinders and opposite to these flashes in phase. This signal enters the loudspeaker. Thus, effective sound attenuation for various engine operating modes is achieved.
В свою очередь эта система обладает рядом недостатков. Во-первых, это необходимость получения звука высокого уровня. Этого недостатка лишены системы, у которых громкоговоритель излучает звуковую энергию непосредственно в зону компенсации, находящуюся вблизи от излучающего среза газовода системы воздухообмена двигателя внутреннего сгорания, охватывающую пространство, радиус которого составляет не более двух-трех диаметров газовода или не более 1/12 от λ где l длина волны заглушаемого звука. При этом мощность звукового генератора будет минимальной, так как уровни звукового сигнала у среза значительно ниже уровней звукового сигнала системы. Во-вторых, вышеупомянутая система обладает высокой чувствительностью к температуре окружающего воздуха. Это связано с тем, что передаточная функция акустической системы зависит от этой температуры, так как акустические параметры газа зависят от температуры, влажности и других факторов; а закладываемая в электронную часть функция обычно не включает в себя этих параметров или требует специальных приборов для измерения температуры, влажности и т.д. Наиболее сильная зависимость связана с резонансными характеристиками впускного патрубка. Предлагаемая система лишена этого недостатка, так как автоматически следит за физическими характеристиками поступающего в систему воздуха за счет подобранной определенным образом частотной характеристики дополнительного патрубка, соединяющего компенсирующий источник звука (динамик) и зону среза впускного патрубка. В-третьих, использование зависимости передачи компенсирующего сигнала от положения дроссельной заслонки позволяет существенно повысить эффективность работы системы и уменьшить энергозатраты на формирование компенсирующего сигнала, так как наиболее значительные уровни шума впуска двигателя внутреннего сгорания возникают в режиме работы двигателя при полностью или почти полностью открытой дроссельной заслонки, при меньшем же угле открытия дроссельной заслонки система активного подавления шума преимущественно впуска двигателя внутреннего сгорания автоматически перестает работать, что достигается с помощью использования датчика отключения дроссельной заслонки. Наконец, предлагаемая система более проста по сравнению с прототипом и в то же время наиболее полно учитывает специфические особенности шума впуска в сравнении с шумом выхлопа. In turn, this system has several disadvantages. The first is the need for high-level sound. This drawback is deprived of systems in which the loudspeaker emits sound energy directly to the compensation zone, located close to the radiating section of the gas duct of the air exchange system of the internal combustion engine, covering a space whose radius is not more than two or three diameters of the gas duct or not more than 1/12 of λ where l The wavelength of the muffled sound. At the same time, the power of the sound generator will be minimal, since the levels of the sound signal at the slice are significantly lower than the levels of the sound signal of the system. Secondly, the above system is highly sensitive to ambient temperature. This is due to the fact that the transfer function of the speaker system depends on this temperature, since the acoustic parameters of the gas depend on temperature, humidity and other factors; and the function embedded in the electronic part usually does not include these parameters or requires special instruments for measuring temperature, humidity, etc. The strongest dependence is associated with the resonance characteristics of the inlet pipe. The proposed system is devoid of this drawback, since it automatically monitors the physical characteristics of the air entering the system due to a selected frequency response of an additional pipe connecting the compensating sound source (speaker) and the inlet pipe cut-off zone. Thirdly, the use of the dependence of the compensation signal transmission on the position of the throttle valve can significantly increase the efficiency of the system and reduce the energy consumption for the formation of the compensation signal, since the most significant noise levels of the intake of the internal combustion engine occur in the engine when the throttle is fully or almost completely open , with a smaller opening angle of the throttle, the active noise suppression system is mainly of the inlet of the engine inside exhaust gas combustion automatically stops working, which is achieved using the throttle shutoff sensor. Finally, the proposed system is simpler than the prototype and at the same time most fully takes into account the specific features of the intake noise in comparison with the exhaust noise.
Задача изобретения повышение эффективности подавления шума, излучаемого системой газообмена (преимущественно впуска) двигателя внутреннего сгорания. The objective of the invention is to increase the efficiency of suppressing noise emitted by a gas exchange system (mainly an intake) of an internal combustion engine.
Сущность изобретения заключается в том, что система активного подавления шума впуска двигателя внутреннего сгорания с воздухоочистителем, впускным и подводящим к цилиндрам патрубками, датчиком частоты, содержащая динамик и систему формирования компенсирующего сигнала, причем система формирования компенсирующего сигнала снабжена генератором звука с блоком управления, последний связан с датчиком частоты и дроссельной заслонкой, а генератор звука связан с динамиком, излучающим звук в зону среза впускного патрубка. The essence of the invention lies in the fact that the system for actively suppressing the noise of the intake of an internal combustion engine with an air cleaner, inlet and connecting pipes to the cylinders, a frequency sensor, comprising a speaker and a system for generating a compensating signal, the system for generating a compensating signal having a sound generator with a control unit, the latter is connected with a frequency sensor and a throttle, and the sound generator is connected to a speaker that emits sound into the cut-off area of the inlet pipe.
Система снабжена трубой, посредством которой динамик связан с зоной среза впускного патрубка, причем длина трубы lg равна (0,8-1,2) lпром., где lпром. средняя эффективная длина трубы между воздухоочистителем и клапаном двигателя.The system is equipped with a pipe, through which the speaker is connected to the cut-off zone of the inlet pipe, and the pipe length l g is equal to (0.8-1.2) l prom. where l prom. average effective pipe length between the air cleaner and the engine valve.
Система снабжена датчиком положения дроссельной заслонки и микрофоном, установленным в зоне среза впускного патрубка, причем заслонка через датчик положения и микрофон связана с блоком управления. The system is equipped with a throttle position sensor and a microphone installed in the cut-off area of the inlet pipe, and the valve through the position sensor and microphone is connected to the control unit.
Система снабжена датчиком отключения дроссельной заслонки, причем последняя связана с блоком управления через упомянутый датчик. The system is equipped with a throttle shut-off sensor, the latter being connected to the control unit via said sensor.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы активного подавления шума впуска двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 показаны подводящие патрубки между воздухоочистителем и цилиндрами двигателя; на фиг. 3 показан вариант исполнения системы активного подавления шума преимущественно впуска двигателя внутреннего сгорания с датчиком положения дроссельной заслонки и микрофоном. In FIG. 1 is a schematic diagram of a system for actively suppressing intake noise of an internal combustion engine; in FIG. 2 shows the inlet pipes between the air cleaner and the engine cylinders; in FIG. 3 shows an embodiment of an active noise suppression system, preferably an intake of an internal combustion engine with a throttle position sensor and a microphone.
Система активного подавления шума впуска двигателя внутреннего сгорания содержит возбудители газодинамических пульсаций давления, выполненные в виде впускных клапанов цилиндров двигателя 1-4, подводящие к цилиндрам патрубки 5-8, промежуточный патрубок 9, заглушающую камеру 10, выполненную в виде воздухоочистителя, и впускной патрубок 11 со свободным срезом, являющимся излучателем звуковой энергии и граничащим с зоной среза впускного патрубка 12. В состав системы также входят дополнительный патрубок 13 (труба, длина которой lg), динамик 14 (компенсирующий источник звука), датчик частоты двигателя 15, механический регулятор уровня излучения звуковой энергии 16, выполненный в виде дроссельной заслонки с углом открытия a, датчик отключения дроссельной заслонки 17, блок управления формирования компенсирующего сигнала 18 и генератор звука 19. Кроме того, в состав заявляемой системы также могут входить датчик положения дроссельной заслонки 20 и микрофон 21, установленный в зоне среза впускного патрубка 12.The system for actively suppressing the noise of the intake of an internal combustion engine contains exciters of gas-dynamic pressure pulsations made in the form of inlet valves of the engine cylinders 1-4, connecting pipes 5-8 to the cylinders, an
Система работает следующим образом. Динамические пульсации давления потока газа, возникающие при работе впускных клапанов 1-4 цилиндров двигателя вследствие перепада давления между полостями цилиндров и атмосферой, передаются от упомянутых впускных клапанов через подводящие к цилиндрам патрубки 5-8, промежуточный патрубок 9, воздухоочиститель 10 к открытому срезу впускного патрубка 11 и являются источником интенсивного излучения низкочастотной составляющей шума системы впуска в атмосферу. The system operates as follows. Dynamic pulsations of the gas flow pressure occurring during the operation of the intake valves 1-4 of the engine cylinders due to the pressure difference between the cylinder cavities and the atmosphere are transmitted from the intake valves through the nozzles 5-8 leading to the cylinders, the
В общем спектре излучения шума впуска четырехтактного двигателя внутреннего сгорания наиболее сильной, как правило, является амплитуда первой гармоники на частоте
Гц;
где n число оборотов коленвала двигателя в минуту.In the general emission spectrum of the inlet noise of a four-stroke internal combustion engine, the strongest is, as a rule, the amplitude of the first harmonic at a frequency
Hz;
where n is the engine speed per minute.
С помощью предлагаемой системы достигается эффективное ослабление уровня шума впуска первой гармоники, а значит, и значительное снижение уровня шума впуска в области низких частот (f < 300 Гц), обладающего наибольшей проникающей способностью. Using the proposed system, effective attenuation of the noise level of the inlet of the first harmonic is achieved, which means a significant reduction in the noise level of the inlet in the low frequency region (f <300 Hz), which has the highest penetrating power.
Для достижения эффекта ослабления необходимо формирование компенсирующего сигнала с определенными амплитудно-частотными характеристиками, а именно: чтобы амплитуда компенсирующего сигнала была эквивалентна амплитуде заглушаемой первой гармоники шума системы газообмена ДВС, а фазы были противоположны. Для этого амплитуда и фаза электрического сигнала, подаваемого на динамик 14, подбираются экспериментально для различных режимов работы двигателя, т. е. для различных значений частоты f1, и вводятся в блок управления формирования компенсирующего сигнала 18. При работе двигателя информация о значении частоты первой гармоники шума впуска поступает от датчика частоты 15 (это может быть датчик частоты оборотов коленвала двигателя либо датчик частоты ходов всасывания и т.д.) на блок управления формирования компенсирующего сигнала 18, которая затем передает электрический сигнал с предварительно подобранными для данного значения частоты f1 амплитудно-частотными характеристиками на генератор звука 19, а оттуда на динамик 14, излучающий компенсирующий звуковой сигнал через дополнительный патрубок 13 в зону среза впускного патрубка 12. В результате интерференции излучателя звуковой энергии и звука, излучаемого компенсирующим источником (динамиком) 14, достигается значительный эффект ослабления первой гармоники низкочастотного спектра шума. В области высоких и средних частот эффективное заглушение шума осуществляется с помощью заглушающей камеры (воздухоочистителя) 10. В результате достигается суммарный эффект ослабления шума впуска.To achieve the attenuation effect, it is necessary to form a compensating signal with certain amplitude-frequency characteristics, namely: so that the amplitude of the compensating signal is equivalent to the amplitude of the muffled first harmonic of the noise of the internal combustion engine gas exchange system, and the phases are opposite. To do this, the amplitude and phase of the electric signal supplied to the speaker 14 are selected experimentally for various engine operating modes, i.e., for different frequency values f 1 , and are entered into the control unit for generating a compensating
Известно, что уровни шума впуска особенно высоки на режиме разгона, который характеризуется полным или почти полным открытием дроссельной заслонки, т. е. α ≈ αmax, где α угол открытия дроссельной заслонки. Таким образом, для заявляемой системы наличие датчика отключения дроссельной заслонки 17, соединенного с дроссельной заслонкой 16 и с блоком управления формирования компенсирующего сигнала 18 ( см. фиг. 1), позволит экономить электроэнергию и более эффективно использовать заявляемую систему. При полностью или почти полностью открытой дроссельной заслонке 16 система работает, при меньших значениях угла открытия дроссельной заслонки a срабатывает датчик отключения дроссельной заслонки 17, и формирования компенсирующего сигнала не происходит (точное значение угла a может устанавливаться в зависимости от акустических особенностей двигателя). Тем самым значительно повышается экономичность работы системы.It is known that intake noise levels are especially high in the acceleration mode, which is characterized by full or almost full throttle opening, i.e., α ≈ α max , where α is the opening angle of the throttle. Thus, for the inventive system, the presence of a shutdown sensor of the throttle valve 17 connected to the
Зависимость работы предлагаемой системы от механического положения дроссельной заслонки 16 может использоваться и более широким образом. На фиг. 3 показан вариант исполнения заявляемой системы, содержащей датчик положения дроссельной заслонки 20 и микрофон 21, установленный в зоне среза впускного патрубка 12, передающие информацию об угле открытия a дроссельной заслонки 16 и о силе звука в зоне среза впускного патрубка 12 в блок управления формирования компенсирующего сигнала 18 наряду с сигналом датчика частоты двигателя 15, что позволяет повысить надежность формирования компенсирующего сигнала с требуемыми акустическими характеристиками. The dependence of the proposed system on the mechanical position of the
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93046483/06A RU2096651C1 (en) | 1993-09-23 | 1993-09-23 | System of active suppression of intake noise of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93046483/06A RU2096651C1 (en) | 1993-09-23 | 1993-09-23 | System of active suppression of intake noise of internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93046483A RU93046483A (en) | 1996-04-10 |
RU2096651C1 true RU2096651C1 (en) | 1997-11-20 |
Family
ID=20147918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93046483/06A RU2096651C1 (en) | 1993-09-23 | 1993-09-23 | System of active suppression of intake noise of internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2096651C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004027751A1 (en) * | 2002-05-27 | 2004-04-01 | Efremov Vladimir A | Method for reducing the noise level of an aviation engine and system for carrying out said method |
RU2445505C1 (en) * | 2010-07-27 | 2012-03-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки" (ФГОУ ВПО ВГАУ им. К.Д. Глинки) | Silencer of active type for motor-and-tractor engines |
-
1993
- 1993-09-23 RU RU93046483/06A patent/RU2096651C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JP, патент, 62-168913, кл. F 01 N 1/00, 1987. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004027751A1 (en) * | 2002-05-27 | 2004-04-01 | Efremov Vladimir A | Method for reducing the noise level of an aviation engine and system for carrying out said method |
RU2445505C1 (en) * | 2010-07-27 | 2012-03-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки" (ФГОУ ВПО ВГАУ им. К.Д. Глинки) | Silencer of active type for motor-and-tractor engines |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR0137271B1 (en) | Active exhaust muffler | |
US5097923A (en) | Active sound attenation system for engine exhaust systems and the like | |
EP0636267B1 (en) | Extended frequency range helmholtz resonators | |
JPH11336555A (en) | Reciprocating internal combustion engine | |
JPH07508573A (en) | Inlet or outlet lines for reciprocating machines | |
US6940983B2 (en) | Resonator for active noise attenuation system | |
RU2096651C1 (en) | System of active suppression of intake noise of internal combustion engine | |
KR980010402A (en) | Measuring device for transmission loss of automobile silencer | |
US4441468A (en) | Secondary air supply system | |
JPH11351085A (en) | Reciprocating internal combustion engine | |
JP2004519575A (en) | Device for damping resonance in conduit | |
RU2240427C2 (en) | Internal combustion engine intake and exhaust active suppression system | |
RU19555U1 (en) | NOISE MUFFLER | |
JPS61129414A (en) | Silencer device of adaptable type | |
GB2577320A (en) | Rotating air flow duct silencer | |
KR100347305B1 (en) | Expention Chamber Silencer with extended inlet and outlet for Deasel generator | |
SU1601402A1 (en) | Muffler | |
RU2787427C1 (en) | Gas flow noise suppressor (gshgp) | |
JPS60104709A (en) | Muffler for engine | |
JPS5843661Y2 (en) | Air purifier with silencer | |
JPH07334163A (en) | Noise decreasing device | |
KR100198119B1 (en) | Muffler for exhaust device of a car | |
RU2007367C1 (en) | Operator cabin | |
RU2131046C1 (en) | Resonance-tuned noise suppressor | |
RU93046483A (en) | ACTIVE NOISE SUPPRESSION SYSTEM INTAKE OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100924 |