RU2131519C1 - Power unit exhaust system - Google Patents
Power unit exhaust system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2131519C1 RU2131519C1 RU97111632/06A RU97111632A RU2131519C1 RU 2131519 C1 RU2131519 C1 RU 2131519C1 RU 97111632/06 A RU97111632/06 A RU 97111632/06A RU 97111632 A RU97111632 A RU 97111632A RU 2131519 C1 RU2131519 C1 RU 2131519C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- damper
- exhaust
- noise
- dynamic
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, преимущественно автомобилестроению, и может найти применение в конструкциях выхлопных систем с повышенной эффективностью шумоглушения. The invention relates to mechanical engineering, mainly to the automotive industry, and can find application in the design of exhaust systems with increased noise reduction efficiency.
Классическая модель системы выхлопа отработавших газов, в том случае, когда двигатель размещен в передней части автомобиля, как, например, широко распространенного ВАЗ-2108, см. В.А.Вершигора и др. "Автомобиль ВАЗ-2108", М., ДОСААФ СССР, 1986, с.79-80, рис.39, включает в себя следующие, по направлению движения потока отработавших газов (ОГ), последовательно размещенные элементы: закрепленное на выхлопном коллекторе двухтрубное (двухканальное) газоприемное устройство, ограниченное тройником, приваренным к наконечникам названных труб. С другой стороны, тройник снабжен газоотводящим патрубком, посредством которого газоприемное устройство подключено к конечной части выхлопного тракта, включающего дополнительный и основной глушители шума выхлопа. Вся описанная система, длина которой соизмерима с длиной автомобиля, с одной стороны жестко закреплена к двигателю, а с другой - упруго (на пяти резиновых подушках) подвешена к днищу кузова. The classic model of the exhaust system, in the case when the engine is located in the front of the car, such as the widespread VAZ-2108, see V.A. Vershigora et al. "VAZ-2108 Car", M., DOSAAF USSR, 1986, pp. 79-80, Fig. 39, includes the following, in the direction of the exhaust gas (OG) flow, sequentially placed elements: a two-pipe (two-channel) gas receiving device fixed to the exhaust manifold, bounded by a tee welded to the tips named pipes. On the other hand, the tee is equipped with a gas outlet pipe, by means of which the gas intake device is connected to the end part of the exhaust tract, including the additional and main exhaust silencers. The entire system described, the length of which is comparable with the length of the car, is rigidly fixed to the engine on one side and suspended elastically (on five rubber cushions) to the underbody.
Общим недостатком таких классических моделей системы выхлопа является то, что акустическая энергия в виде интенсивного шумового потока, обусловленного как газодинамическим зашумленным потоком газа в тракте, так и динамически возбужденной тонкостенной структурой газоприемного устройства и частью выхлопного тракта (до дополнительного глушителя), распространяется без существенного ослабления на участке тракта от выпускных клапанов двигателя до элементов шумоглушения, в виду того что концентрация звуковой энергии на этом участке является максимальной - это неблагоприятно сказывается на общем акустическом климате, как в салоне автомобиля, так и акустическим загрязнении окружающей среды (вне автомобиля). Одновременно с этим, в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя, при реализации рабочих процессов в д. в. с. то по одной, то по другой трубе (каналу) газоприемного устройства поочередно осуществляется отвод из цилиндров выхлопных газов, с сопутствующими интенсивными газовыми пульсациями в этой сдвоенной системе каналов газоприемных труб. При этом, волны противодавления в каждом из каналов трубопровода в моменты открытия соответствующего выхлопного клапана препятствуют качественному отводу (спорожнению) выхлопных газов из соответствующего цилиндра двигателя, работающего в режиме такта выпуска, и это препятствует хорошей очистке цилиндра от выхлопных газов, ухудшая процесс наполнения цилиндра свежей рабочей смесью, с соответствующим ухудшением экономических и токсических показателей д.в.с. A common drawback of such classical models of the exhaust system is that acoustic energy in the form of an intense noise stream, caused by both a gas-dynamic noisy gas stream in the path, and a dynamically excited thin-walled structure of the gas receiving device and part of the exhaust path (to an additional silencer), propagates without significant attenuation on the tract section from the exhaust valves of the engine to the silencing elements, since the concentration of sound energy in this section is tsya maximum - adversely affects the overall acoustic climate in the passenger compartment, and the acoustic pollution of the environment (outside the car). At the same time, in accordance with the order of operation of the engine cylinders, during the implementation of work processes in the village of with. one or the other pipe (channel) of the gas receiving device alternately exhausts the exhaust gases from the cylinders, with the attendant intense gas pulsations in this dual system of channels of the gas receiving pipes. At the same time, backpressure waves in each channel of the pipeline at the moments of opening the corresponding exhaust valve prevent the exhaust gas from exhausting from the corresponding cylinder of the engine operating in the exhaust stroke mode, and this prevents the exhaust gas from cleaning the cylinder well, impairing the process of filling the cylinder with fresh working mixture, with a corresponding deterioration in economic and toxic indicators
Анализ уровня техники показывает на наличие различных технических приемов, позволяющих в той или иной степени достаточно эффективно решать упомянутые выше проблемы, имеющие место в описанной классической системе выхлопа. The analysis of the prior art shows the presence of various technical methods that allow, to one degree or another, quite effectively solve the above problems that occur in the described classical exhaust system.
В частности, в патенте России N 2043511, кл. F 01 N 7/14, публ. 10.09.95, Бюл. N 25, описано техническое решение, позволяющее достаточно эффективно уменьшить уровень шума от стенок поверхности системы выхлопа двигателя, за счет частичного вакуумирования специальными герметичными кожухами поверхностей газоприемной и выхлопной трассы системы. In particular, in Russian patent N 2043511, class. F 01
В патенте США N 4537278, кл. F 01 N 7/08, публ. 27.08.85, описана система выхлопа, в которой тройник газоприемного устройства снабжен продольной перфорированной перегородкой, частично разделяющей выходные срезы газоприемных труб. Здесь энергия газовых пульсаций, за счет многократного продавливания потока отработавших газов через достаточно мелкие отверстия перфорации, или пористую структуру, из которой изготовлена перегородка, существенно ослабляется и преобразовывается в тепловую, что в значительной мере ослабляет уровни шума транспортируемые по конечному участку выхлопной трассы, а также уменьшает влияние противодавления выхлопных газов генерируемого во втором канале и направленного в сторону цилиндра двигателя с приоткрытым выпускным клапаном, а с другой стороны уменьшает величину газовых пульсаций потока, направляющегося в тракт выхлопа, что приводит к уменьшению аэродинамической и структурной составляющих уровня шума выхлопа. In US patent N 4537278, CL. F 01
Аналогичное устройство системы выхлопа энергетической установки, в частности двигателя внутреннего сгорания, принятое в качестве прототипа, описано в авторском свидетельстве СССР N 886539, кл. F 01 N 7/08, публ. 30.05.84, Бюл. N 20. Система выхлопа содержит выхлопные трубы, соединенные с газоприемником (тройником), вдоль оси которого установлена разделительная пластина, и трубу для вывода газов из газоприемника. Отличительной особенностью является то, что пластина выполнена перфорированной. A similar device of the exhaust system of a power plant, in particular an internal combustion engine, adopted as a prototype, is described in USSR author's certificate N 886539, class. F 01
В соответствии с порядком работы цилиндров, отработавшие газы в полость газоприемника поступают поочередно то по одной, то по другой трубе (каналу) газоприемного устройства и газовые пульсации с определенным сопротивлением продавливаются через отверстия перфорации в перегородке в сторону свободной трубы (канала). При высоких оборотах двигателя и, соответственно, более высокой частоте пульсаций газовых потоков в силу инерционных и упругих свойств колеблющейся массы газа в трубах газоприемного устройства, по обеим сторонам пластины создается диффузное состояние упругих звуковых и газодинамических составляющих газового потока, что приводит к процессу частичного выравнивания полей давлений в трубах газоприемного устройства по обе стороны от перфорированной пластины газоприемника. Одновременно с этим, при прохождении пульсирующей составляющей газового потока из полости с большим давлением в полость с меньшим давлением через мелкие отверстия перфорации в перегородке, вследствие трения в этих отверстиях перфорации происходит рассеивание части акустической энергии, за счет преобразования ее в тепловую. In accordance with the order of operation of the cylinders, the exhaust gases enter the cavity of the gas receiver alternately through one or another pipe (channel) of the gas receiving device and gas pulsations with a certain resistance are forced through the perforation holes in the partition towards the free pipe (channel). At high engine speeds and, correspondingly, a higher pulsation frequency of gas flows due to the inertial and elastic properties of the oscillating mass of gas in the pipes of the gas receiving device, a diffuse state of elastic sound and gas-dynamic components of the gas stream is created on both sides of the plate, which leads to a process of partial field alignment pressure in the pipes of the gas receiver on both sides of the perforated plate of the gas receiver. At the same time, when the pulsating component of the gas stream passes from the cavity with high pressure to the cavity with lower pressure through the small perforation holes in the partition, due to friction in these perforation holes, part of the acoustic energy is dissipated due to its conversion into heat.
Однако, и в прототипе обозначенные выше проблемы решаются только частично. В частности, звуковые волны за выхлопным клапаном являются высокоамплитудными (по сути - гиперзвуковыми), трансформирующие акустическую энергию по выхлопному тракту в направлении свободного выхлопа, в сильной степени возбуждают стенки системы и генерируют звук на различных неоднородностях (шайбах, перегородках, щелях и т.п.), по газоприемной магистрали и части выхлопного тракта, и в первую очередь на первом (по ходу потока газов) предварительном глушителе системы выхлопа. При этом, на резонансных частотах (совпадения) происходит интенсивное возбуждение структуры (стенок) этой части тракта системы выхлопа, с соответствующим повышенным излучением шума в окружающую среду. Более того, незначительный объем камеры газоприемного устройства, а значит и слабое расширение газов, поступающих в этот объем по газоприемным трубам, и слабое отражение звука обратно в направлении источника обуславливают и слабое гашение пульсаций газа в этом объеме, в результате чего недостаточно ослабленный уровень пульсаций и шумовой энергии передается в конечный тракт выхлопа в направлении его свободного выхлопа. However, in the prototype, the problems indicated above are only partially solved. In particular, the sound waves behind the exhaust valve are high-amplitude (essentially hypersonic), transforming acoustic energy along the exhaust tract in the direction of free exhaust, they strongly excite the system walls and generate sound on various inhomogeneities (washers, partitions, crevices, etc. .), along the gas intake line and part of the exhaust tract, and primarily on the first (along the gas flow) preliminary muffler of the exhaust system. At the same time, at the resonant frequencies (coincidence), the structure (walls) of this part of the tract of the exhaust system is intensely excited, with corresponding increased emission of noise into the environment. Moreover, the insignificant volume of the chamber of the gas receiving device, and hence the weak expansion of the gases entering this volume through the gas receiving pipes, and the weak reflection of sound back in the direction of the source also cause weak damping of gas pulsations in this volume, as a result of which the level of pulsations is not sufficiently attenuated and noise energy is transmitted to the final exhaust path in the direction of its free exhaust.
В заявляемом техническом решении предлагается в значительной степени предотвратить распространение звуковой энергии по выхлопному тракту и уменьшить уровни газовых пульсаций и генерирования звука на неоднородностях тракта непосредственно на входе в тракт глушителей системы выпуска отработавших газов, за счет размещения в непосредственной близости (за счет приближения) от источника возбуждения (выхлопной клон) эффективного демпфера газодинамических пульсаций и звуковых волн. The claimed technical solution proposes to a large extent to prevent the propagation of sound energy through the exhaust tract and reduce the levels of gas pulsations and sound generation on the inhomogeneities of the tract directly at the entrance to the path of the silencers of the exhaust system, due to the location in the immediate vicinity (due to approximation) from the source excitation (exhaust clone) of an effective damper of gas-dynamic pulsations and sound waves.
Техническая задача решается за счет усовершенствования конструкции газоприемного устройства и придания ему дополнительных функций акустически настроенного предварительного глушителя шума выхлопа и разделителя (ресивера) волновых явлений в отдельных каналах газоприемного устройства. The technical problem is solved by improving the design of the gas receiving device and giving it additional functions of an acoustically tuned preliminary silencer of exhaust noise and a separator (receiver) of wave phenomena in individual channels of the gas receiving device.
Сущность изобретения заключается в том, что в известной системе выхлопа энергетической установки, в частности двигателя внутреннего сгорания, содержащей газоприемную магистраль, выход которой снабжен газодинамическим демпфером газовых пульсаций и шума, подключенным к выхлопному тракту, снабженному по крайней мере одним глушителем выхлопа, названный демпфер газовых пульсаций выполнен в виде полого цилиндрического корпуса, ограниченного торцевыми стенками, при этом объем внутренней полости газодинамического демпфера составляет не менее четырех рабочих объемов цилиндра двигателя, а выходные и/или входной динамические срезы труб газоприемной магистрали и трубы выхлопного тракта размещены внутри полости цилиндрического корпуса, в зонах узловых поверхностей низших собственных форм колебаний газового объема, заключенного в полости газодинамического демпфера. The essence of the invention lies in the fact that in the known exhaust system of a power plant, in particular an internal combustion engine containing a gas intake line, the output of which is equipped with a gas-dynamic damper of gas pulsations and noise connected to an exhaust duct equipped with at least one exhaust silencer, called a gas damper pulsations are made in the form of a hollow cylindrical body bounded by end walls, while the volume of the internal cavity of the gas-dynamic damper is not m its four working volume of the engine cylinder, and the output and / or input dynamic gas inlet pipe sections of the pipe line and the exhaust duct placed inside the cavity of the cylindrical body, in the areas of nodal surfaces lowest natural oscillation forms gas volume enclosed in a cavity of the gas-dynamic damper.
Для этого входной динамический срез трубы выхлопного тракта размещен соосно корпусу газодинамического демпфера и расположен в центре полости его камеры, а внутренние участки труб газоприемной магистрали размещены аксиально оси корпуса газодинамического демпфера, на равных расстояниях от цилиндрических стенок корпуса и его оси и расположены на расстоянии 3/4 L от торцевой стенки, на которой они закреплены, где L - длина корпуса газодинамического демпфера газовых пульсаций и шума. For this, the input dynamic section of the exhaust pipe is placed coaxially with the body of the gas-dynamic damper and is located in the center of the cavity of its chamber, and the internal sections of the pipes of the gas intake line are placed axially to the axis of the body of the gas-dynamic damper, at equal distances from the cylindrical walls of the body and its axis, and are located at a distance of 3 / 4 L from the end wall on which they are fixed, where L is the length of the body of the gas-dynamic damper of gas pulsations and noise.
Такое размещение динамических срезов труб в пространстве цилиндрического корпуса соответствует их размещению в узловых зонах (где величина давления приближается к нулевому значению, о чем подробно будет сказано и проиллюстрировано ниже) первой и второй низшей собственной формы моды колебаний объема газа, находящегося в полости демпфера, что сводит к минимуму возбуждение второй собственной резонансной формы, являющейся второй по энергоемкости вслед за первыми и исключает передачу первой, наиболее энергоемкой воды (и всех нечетных) собственных резонансных форм колебаний в конечный тракт выхлопа, с соответствующей минимизацией излучения звуковой энергии свободным срезом системы в окружающую среду. This arrangement of the dynamic sections of pipes in the space of the cylindrical body corresponds to their location in the nodal zones (where the pressure value approaches zero, which will be discussed in detail and illustrated below) of the first and second lower eigenmodes of the vibration mode of the gas volume located in the damper cavity, which minimizes the excitation of the second intrinsic resonance form, which is the second most energy intensive after the first and excludes the transfer of the first, most energy intensive water (and all odd) idents resonant vibration modes in the final exhaust tract, with the corresponding acoustic radiation by minimizing the free energy of the system to cut the environment.
Внутренние выходные участки по крайней мере одной из труб газоприемной магистрали и/или выхлопного тракта выполнены перфорированными, например в виде сгруппированных поясов сквозных отверстий. Последние могут быть выполнены в виде выштамповок с козырьками, направленными по ходу газового потока. The internal outlet sections of at least one of the pipes of the gas intake line and / or exhaust tract are perforated, for example in the form of grouped through-hole belts. The latter can be made in the form of stampings with visors directed along the gas flow.
Внутренние участки труб газоприемной магистрали снабжены дополнительным выходным динамическим срезом, выполненным в виде пояса перфорации, размещенного на расстоянии 1/4 L от торцевой стенки, на которой они закреплены. The inner sections of the pipes of the gas intake line are provided with an additional output dynamic cut made in the form of a perforation belt located at a distance of 1/4 L from the end wall on which they are fixed.
Внутри корпуса демпфера газовых пульсаций и шума, на расстоянии 1/8 L от поперечной плоскости, проходящей через геометрический центр цилиндрического корпуса, (центр тяжести объема полости) размещен по крайней мере один поперечный рассеиватель газовых пульсаций. Inside the casing of the gas pulsation and noise damper, at a distance of 1/8 L from the transverse plane passing through the geometric center of the cylindrical casing (the center of gravity of the cavity volume), at least one transverse gas pulsation diffuser is located.
Рассеиватель может быть выполнен в виде по крайней мере одной перфорированной перегородки. The diffuser can be made in the form of at least one perforated partition.
Рассеиватель может быть выполнен в виде симметричных относительно поперечной плоскости перегородок, одна из которых выполнена сплошной. The diffuser can be made in the form of partitions symmetrical with respect to the transverse plane, one of which is solid.
Рассеиватель может быть выполнен в виде двух размещенных с зазором перфорированных перегородок, причем величина зазора S - находится в диапазоне (0,2 ... 0,8) D, где - диаметр отверстия перфорации в перегородках. При этом диаметр отверстий перфорации в первой, по ходу потока, перегородки больше диаметра отверстий перфорации во второй перегородке, при этом величина зазора S находится в диапазоне 0,2x ... 0,4(x+y), где x - диаметр большего отверстия в первой перегородке, y - диаметр меньшего отверстия во второй перегородке. The diffuser can be made in the form of two perforated partitions placed with a gap, the gap S being in the range (0.2 ... 0.8) D, where is the diameter of the perforation hole in the partitions. In this case, the diameter of the perforation holes in the first, along the flow, partition is larger than the diameter of the perforation holes in the second partition, while the gap S is in the range 0.2x ... 0.4 (x + y), where x is the diameter of the larger hole in the first partition, y is the diameter of the smaller hole in the second partition.
Такая установка рассеивателей (перфорированных перегородок, одна из которых может быть и сплошной), соответствует их размещению в зонах с максимумом (пучностей) распределения скоростей на четвертой собственной форме колебаний газа в полости цилиндрического корпуса (или в узле четвертой собственной формы распределения давлений), что способствует эффективному рассеиванию звуковой энергии на этой моде, которая не может быть подавлена исключительно процессами оптимального расположения срезов за счет преобразования ее в тепловую. Such an installation of diffusers (perforated partitions, one of which may be continuous) corresponds to their location in areas with a maximum (antinodes) of the velocity distribution on the fourth eigenfunction of gas in the cavity of the cylindrical body (or in the node of the fourth eigenfunction of pressure distribution), which It contributes to the effective dissipation of sound energy in this mode, which cannot be suppressed solely by the processes of the optimal arrangement of the slices due to its conversion into heat.
С внутренней стороны торцевые стенки и по крайней мере прилегающая к ним часть корпуса демпфера облицованы гофрированной перфорированной обечайкой. Внутри корпуса демпфера, между его торцевыми стенками и обечайкой размещены термошумоизолирующие прокладки. Поскольку максимальные значения давления имеют место в непосредственной близости от внутренних стенок камеры, наличие здесь названных элементов позволяет в значительной степени уменьшить вибровозбудимость структуры камеры и, соответственно уровень возбуждаемого структурного шума поверхностей системы выхлопа в целом. On the inside, the end walls and at least the adjoining part of the damper body are lined with a corrugated perforated shell. Inside the damper body, between its end walls and the shell, heat-insulating gaskets are placed. Since the maximum pressure values occur in the immediate vicinity of the inner walls of the chamber, the presence of the above-mentioned elements can significantly reduce the vibrational excitability of the chamber structure and, accordingly, the level of excited structural noise of the surfaces of the exhaust system as a whole.
Таким образом, в предлагаемой системе выхлопа, газоприемное устройство, конструктивно размещенное в максимальном приближении от источника возбуждения волновых и газодинамических колебаний, эффективно работает и как сглаживатель пульсаций газа и как резонансный глушитель акустических колебаний, настроенный на подавление шума широкого спектра частот. При этом, целенаправленно подавляются (или в значительной степени ослабляются) наиболее энергоемкие низшие, с первой по пятую, собственные резонансные формы колебаний газового объема, заключенного в камере газодинамического демпфера газовых пульсаций и шума. Таким образом, подводящийся из газоприемного устройства в тракт выхлопа поток газов, несет в значительной степени ослабленную газодинамическую звуковую энергию, что позволяет исключить (в значительной степени - ослабить) процессы возбуждения структурного звука стенок системы выхлопа и генерирования высокочастотного звука при прохождении сильнопульсирующего газа через локальные неоднородности тракта (шайбы, перегородки, и щели и т.п. ). Thus, in the proposed exhaust system, the gas receiving device, which is structurally placed as close as possible to the source of excitation of wave and gas-dynamic oscillations, effectively works both as a smoothing device for gas pulsations and as a resonant silencer of acoustic vibrations tuned to suppress noise of a wide spectrum of frequencies. At the same time, the most energy-intensive lower, first through fifth, intrinsic resonance forms of gas volume oscillations enclosed in the gas-dynamic pulsation and noise damper chamber are purposefully suppressed (or substantially weakened). Thus, the gas stream supplied from the gas intake device to the exhaust path carries a significantly weakened gas-dynamic sound energy, which eliminates (to a considerable extent, weaken) the processes of structural sound excitation of the walls of the exhaust system and the generation of high-frequency sound when a highly pulsating gas passes through local inhomogeneities a path (washers, partitions, and cracks, etc.).
На фиг.1 показана система выхлопа энергетической установки; на фиг.2 показана схема газодинамического демпфера газовых пульсаций и шума; на фиг.3-5 показаны, соответственно, первая, вторая и четвертая низшие собственные резонансные формы колебаний звукового давления газового объема внутренней полости цилиндрического корпуса газодинамического демпфера газовых пульсаций и шума; на фиг.6 показан один из вариантов конструктивного исполнения газодинамического демпфера газовых пульсаций и шума; на фиг.7 показано сечение А-А по фиг.6; на фиг.8 показан еще один вариант конструктивного исполнения газодинамического демпфера газовых пульсаций и шума; на фиг.9 показан вид I по фиг. 8; на фиг.10 и 11 показано взаимовлияние динамических срезов отверстий перфорации в сдвоенном рассеивателе звуковой энергии. Figure 1 shows the exhaust system of a power plant; figure 2 shows a diagram of a gas-dynamic damper of gas pulsations and noise; Figures 3-5 show, respectively, the first, second, and fourth lower intrinsic resonance waveforms of sound pressure of the gas volume of the internal cavity of the cylindrical body of the gas-dynamic damper of gas pulsations and noise; figure 6 shows one embodiment of a gasdynamic damper of gas pulsations and noise; Fig.7 shows a section aa in Fig.6; on Fig shows another embodiment of the gasdynamic damper of gas pulsations and noise; FIG. 9 is a view I of FIG. eight; 10 and 11 show the mutual influence of dynamic slices of perforation holes in a twin sound energy diffuser.
Описание предлагаемой системы приводится на примере применения ее в составе двигателя внутреннего сгорания. A description of the proposed system is given by the example of its use as part of an internal combustion engine.
Система выхлопа содержит газоприемную магистраль 1, выход которой снабжен газодинамическим демпфером 2 газовых пульсаций и шума, подключенным к выхлопному тракту 3, в котором установлены дополнительный 4 и основной 5 глушители выхлопа. Газодинамический демпфер 2 газовых пульсаций и шума выполнен в виде полого цилиндрического корпуса 6, ограниченного торцевыми стенками 7 и 8, при этом объем внутренней полости 9 демпфера 2 газовых пульсаций и шума составляет не менее четырех рабочих объемов одного цилиндра 10 двигателя 11, а выходные динамические срезы 12 и 13 труб 14 и 15 газоприемной магистрали 1 и/или входной динамический срез 16 трубы 17 выхлопного тракта 3 размещены внутри полости 9, в зонах узловых поверхностей ( фиг.2-5), низших собственных продольных мод колебаний газового объема, заключенного в полостях 9. Участок трубы 17, размещенный внутри демпфера 2, расположен соосно цилиндрическому корпусу 6 (ось О-О), а участки труб 14 и 15, размещенные внутри корпуса 6, расположены аксиально корпусу (их оси А-А и Б-Б параллельны оси О-О), причем оси А-А и Б-Б расположены на равных расстояниях от оси О-О и соответствующей стенкой цилиндрического корпуса 6. Концы труб 14, 15 и 17 могут быть отперфорированы поясами, соответственно 18, 19 и 20, сквозных отверстий 21. Внутренние участки труб 14 и 15 могут быть снабжены дополнительными динамическими срезами 22 и 23, которые представляют собой пояса 24 и 25 сквозных отверстий перфорации 26. Внутри корпуса 6 демпфера 2, на расстоянии 1/8 L от поперечной плоскости, проходящей через центр корпуса 6, размещены поперечные перфорированные перегородки 27 и 28 (рассеиватели газовых пульсаций). На фиг.8 показан вариант сдвоенной перегородки, динамические срезы 29 и 30 отверстий 31 и 32 которых находятся во взаимном влиянии. С внутренней стороны торцевые стенки 7 и 8 прилегающая к ним часть корпуса 6 облицованы гофрированной перфорированной обечайкой 33. Кроме того, между обечайками 33 и торцевыми стенками 7 и 8 могут быть размещены термошумоизолирующие прокладки 34. The exhaust system contains a gas intake line 1, the output of which is equipped with a gas-dynamic damper 2 of gas pulsations and noise connected to the exhaust tract 3, in which an additional 4 and main 5 exhaust silencers are installed. The gas-dynamic damper 2 of gas pulsations and noise is made in the form of a hollow
Работает система выхлопа обычным образом. В соответствии с порядком работы цилиндров 10 двигателя 11, на такте выпуска отработавших газов, через соответствующую трубу 14 или 15 газоприемного устройства (демпфер 2), в полость 9 поступают потоки выхлопных газов. Здесь происходит их расширение, дросселирование через отверстия перфорации, демпфирование и перераспределение по трубам 14, 15 и 17, при этом основная часть газового потока, через трубу 17 поступает в выхлопной тракт 3 двигателя и из него отводится в окружающую среду. The exhaust system works in the usual way. In accordance with the order of operation of the cylinders 10 of the engine 11, at the exhaust cycle, through the
При этом объем полости 9 газоприемного устройства в предлагаемой системе выхлопа, для обеспечения эффективного расширения газового потока и отражения звуковых волн обратно к выхлопному клапану, составляет не менее четырех рабочих объемов цилиндра 10 двигателя 11. Известно, что увеличение объема полости классической расширительной камеры в два раза примерно соответствует увеличению заглушения шумовой энергии на 3 дБ. По энергии звука это также составляет два раза. Соответственно, четырехкратное увеличение объема полости 9 составит 6 дБ уменьшения уровня звуковой энергии. Величина - 6 дБ уменьшения звуковой энергии, в практических задачах технической (прикладной) акустике считается уже достаточно весомой величиной. The volume of the
Одновременно с этим, газоприемное устройство, которому в данном случае присущи свойства резонаторного глушителя шума выхлопа и разделителя и демпфера явлений в отдельных трубках 14 и 15 газоприемной магистрали 1, размещено в самой непосредственной близости от выпускных клапанов, где сосредоточена максимальная звуковая энергия (вблизи пучностей всех энергоемких акустических мод), сконцентрированная в каналах труб 14 и 15, позволяет в значительной степени уменьшить передачу аэродинамического шума и пульсаций газа, а также вследствие этого и уменьшить возбуждение и излучение звука структурами стенок по всей длине выхлопного тракта 3. At the same time, the gas receiving device, which in this case is characterized by the properties of a resonant silencer of exhaust noise and a separator and a damper of phenomena in
Таким образом, уже на самой начальной стадии процесса отвода выхлопных газов осуществляется эффективное воздействие на излучающую и возбуждающую среду, подверженную воздействию пульсаций и упругих звуковых волн и трансформирующую акустическую энергию в окружающую среду в виде аэродинамического шума свободного среза системы выхлопа и структурного шума, излучаемого поверхностями стенок выхлопной системы. Thus, already at the very initial stage of the exhaust gas exhaust process, an effective effect is made on the emitting and exciting medium, which is exposed to pulsations and elastic sound waves and transforms acoustic energy into the environment in the form of aerodynamic noise of a free cut of the exhaust system and structural noise emitted by the wall surfaces exhaust system.
Более того, газоприемное устройство выполняет функцию акустически настроенного резонаторного глушителя, что достигается оптимальным размещением динамических срезов 12, 13 и 16, труб 14, 15 и 17, фиг. 2-5, в узлах низших собственных продольных акустических мод колебаний газа, заключенного в полости 9. При этом, как это видно из фиг.3, первая мода (и все нечетные моды) трубой 17 не придается в выхлопной тракт 3, а вторая мода, фиг.4, срезами 12 и 13, 22 и 23 в полости 9 не возбуждается. Одновременно с этим не возбуждаются или не передаются аналогичные поперечные (повысотные) моды, т.к. оси О-О, А-А и Б-Б направлены в узлы первой (и всех нечетных) и второй собственных повысотных форм колебаний давлений газа в полости 9. Moreover, the gas receiving device performs the function of an acoustically tuned resonator muffler, which is achieved by optimal placement of
Ослабление газовых пульсаций и шума в полости 9 на четвертой низшей собственной продольной моде, фиг. 5, осуществляется за счет использования специальных рассеивателей, размещенных в максимуме (пучности) скоростей колебаний давлений газа на этой форме (как известно эффективность демпфирования определяется скоростью колебаний). При этом при многократном прохождении звуковых волн через отверстия перфорации 29, 31 и 32 в перегородках 27 и 28, и трение о края этих отверстий их акустическая энергии преобразуется в тепловую. The attenuation of gas pulsations and noise in the
На фиг.8 показан сдвоенный рассеиватель, выполненный в виде двух перфорированных поперечных перегородок 27 и 28, расположенных на расстоянии (с зазором) -S- одна от другой. Эффективность такого сдвоенного рассеивателя достигается только при определенной величине газового зазора -S-. Величина этого зазора выбирается с обязательным расчетом динамического взаимовлияния отверстий 31 и 32 перфорации. Динамический срез отверстий 31 и 32 перфорации отстоит от статического среза (металлической поверхности) теоретически на величину ≈ 0,3 диаметра соответствующего отверстия (в данном случае 0,3x или 0,3y), фиг.10 и 11. На практике эта величина в зависимости от самых различных конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов принимается равной 0,2...0,4 диаметра соответствующего отверстия. On Fig shows a double diffuser made in the form of two perforated
Таким образом, если диаметры отверстий равны, величина зазора -S- находится в диапазоне 0,2...0,8 диаметра отверстий. В этом диапазоне обеспечивается взаимодействие колеблющихся присоединенных масс 29 и 30 в соосных отверстиях 31 и 32 соответствующих перегородок 27 и 28. Если величина диапазона превысит верхний граничный предел, то рассеиватель начинает вырождаться в самостоятельную резонаторную камеру и колебания в отверстиях начинают происходить независимо друг от друга, т.е. колебания масс в этих отверстиях происходят независимо, без взаимовлияния друг на друга. При меньших граничных значениях диапазона рассеиватель практически вырождается в одну перегородку. При этом слабо удерживается колеблющаяся масса в отверстиях 31 и 32, т. е. слабо используется взаимодействие (вовлечение в колебательный процесс больших газовых масс) и взаимовлияние присоединенных близлежащих колеблющихся масс 29 и 30, сосредоточенных в отверстиях перфорации. Thus, if the diameters of the holes are equal, the gap -S- is in the range of 0.2 ... 0.8 of the diameter of the holes. In this range, the interaction of the oscillating attached
Одновременно с этим слабо используются и демпфирующие свойства воздушного зазора -S- между перегородками 27 и 28, т.к. масса его существенно меньше. В ряде случаев, отверстия 31 в перегородке 27, фиг.11, (в первой по ходу потока газов) целесообразно делать большего диаметра -x-, чем отверстия диаметром -y- во второй перегородке 28, что позволяет увеличить воздушный зазор -S-, а следовательно обеспечить большую демпфирующую и звукоотражающую способность при сохранении (увеличении) эффективного динамического взаимодействия присоединенных масс 29 и 30 в противолежащих отверстиях. At the same time, the damping properties of the air gap -S- between the
На фиг. 6 торцевые стенки 7 и 8 и часть корпуса 6 с внутренней стороны облицованы перфорированными обечайками 33, что дополнительно позволяет уменьшить структурный шум, обусловленный возбуждение пульсирующим газодинамическим потоком корпуса 6 и его торцевыми стенками 7 и 8, а наличие между торцевыми стенками 7 и 8 и обечайкой 33 термоизолирующих прокладок 34, дополнительно позволяет уменьшить высокочастотный шум выхлопа и ослабить отвод тепла из полости 9, что может быть важным при применении в системе выхлопа каталитического нейтрализатора. In FIG. 6, the
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97111632/06A RU2131519C1 (en) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | Power unit exhaust system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97111632/06A RU2131519C1 (en) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | Power unit exhaust system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97111632A RU97111632A (en) | 1999-06-10 |
RU2131519C1 true RU2131519C1 (en) | 1999-06-10 |
Family
ID=20195119
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97111632/06A RU2131519C1 (en) | 1997-07-14 | 1997-07-14 | Power unit exhaust system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2131519C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2577673C2 (en) * | 2010-11-04 | 2016-03-20 | Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК | Resonator for split-flow exhaust system and method of its operation |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2442901C2 (en) * | 2006-09-20 | 2012-02-20 | Экокат Ой | Emission gases flow compensator, method of its production and application, and engine exhaust collector contaning the same |
-
1997
- 1997-07-14 RU RU97111632/06A patent/RU2131519C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2577673C2 (en) * | 2010-11-04 | 2016-03-20 | Форд Глобал Технолоджис, ЛЛК | Resonator for split-flow exhaust system and method of its operation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2131519C1 (en) | Power unit exhaust system | |
RU114727U1 (en) | EXHAUST GAS NOISE MUFFLER | |
RU2192548C2 (en) | Internal combustion engine multichamber muffler | |
JPS58202322A (en) | Discharge silencer of internal-combustion engine | |
RU2333370C1 (en) | Silencer | |
JPS62291413A (en) | Exhaust muffler | |
RU2787427C1 (en) | Gas flow noise suppressor (gshgp) | |
RU2268374C2 (en) | Exhaust silencer for internal combustion engine | |
RU2196899C2 (en) | Four-cylinder four-stroke internal combustion engine | |
RU2241126C1 (en) | Internal combustion engine muffler | |
RU2187668C2 (en) | Multicylinder internal combustion engine | |
RU51122U1 (en) | VEHICLE INTERNAL COMBUSTION ENGINE CLEANER | |
SU1359444A1 (en) | Exhaust noise muffler of internal combustion engine | |
RU2078220C1 (en) | Internal combustion engine | |
SU1250667A1 (en) | Exhaust silencer of internal combustion engine | |
RU2046965C1 (en) | Exhaust silencer for internal combustion engine | |
JPS58148215A (en) | Muffler of automobile engine | |
SU1618898A1 (en) | I.c. engine exhaust muffler | |
SU1257251A1 (en) | Exhaust silencer for internal combustion engine | |
JPH0693853A (en) | Muffler | |
RU2150018C1 (en) | Air cleaner of vehicle internal-combustion engine | |
RU2187667C2 (en) | Internal combustion multicylinder engine | |
KR910007632B1 (en) | Muffler for automobile | |
RU2218466C2 (en) | Multicylinder internal combustion engine | |
RU2163688C2 (en) | Internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050715 |