RU2150018C1 - Air cleaner of vehicle internal-combustion engine - Google Patents
Air cleaner of vehicle internal-combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2150018C1 RU2150018C1 RU98122570/06A RU98122570A RU2150018C1 RU 2150018 C1 RU2150018 C1 RU 2150018C1 RU 98122570/06 A RU98122570/06 A RU 98122570/06A RU 98122570 A RU98122570 A RU 98122570A RU 2150018 C1 RU2150018 C1 RU 2150018C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- noise
- sound
- housing
- absorbing
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 13
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000003584 silencer Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 11
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 3
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 3
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 3
- 239000010754 BS 2869 Class F Substances 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 2
- 239000010755 BS 2869 Class G Substances 0.000 description 1
- 241001671983 Pusa Species 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 210000003323 beak Anatomy 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010410 dusting Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к воздухоочистителям, снабженным элементами шумоглушения. The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, and in particular to air purifiers equipped with sound attenuation elements.
Воздухоочиститель системы впуска ДВС транспортного средства, несмотря на свое непосредственное название, связанное с очисткой поступающего в двигатель воздуха, является многоцелевым многофункциональным устройством. И кроме непосредственной функции очистки воздуха, он также выполняет функцию гасителя (демпфера) низкочастотных газодинамических пульсаций воздуха, глушителя шума всасывания, сборника и смесителя с воздухом картерных газов с функцией маслоотделителя, уловителя и смесителя с воздухом паров топлива, устройства подогрева (и/или регулирования температурой) засасываемого в двигатель воздуха с соответствующим месторасположением срезов патрубков в моторном отсеке или вне моторного отсека (забортный забор воздуха), исключающим забор аморфных частиц, засасывания воды в цилиндры ДВС при движении через брод и пр. The air purifier of the internal combustion engine intake system of the vehicle, despite its direct name associated with the purification of the air entering the engine, is a multi-purpose multifunctional device. And in addition to the direct function of air purification, it also performs the function of a damper (damper) of low-frequency gas-dynamic pulsations of air, a silencer of suction noise, a collector and a mixer with crankcase air with the function of an oil separator, trap and mixer with air of fuel vapor, a heating device (and / or regulation temperature) of air sucked into the engine with the appropriate location of the pipe cuts in the engine compartment or outside the engine compartment (outboard air intake), excluding the amorphous intake x particles sucking water in the internal combustion engine cylinders when driving through a ford, etc.
Задача конструирования устройств воздухоочистителей систем впуска ДВС транспортных средств сводится к выбору оптимальных компромиссных соотношений геометрических параметров отдельных элементов воздухоочистителя, обеспечивающих улучшенные эффективные показатели ДВС по наполнению цилиндров (гидросопротивление, инерционный динамический наддув), низкое акустическое излучение (шум) как от свободного среза воздухозаборного патрубка вследствие газодинамических пульсаций засасываемого воздуха, так и от структурных вибраций стенок корпуса и пр. Зачастую, эти требования являются взаимоисключающие и противовесные. The task of designing air purifier devices for the engine ICE intake systems is to choose the optimal compromise ratios of the geometric parameters of the individual elements of the air purifier, providing improved effective ICE indicators for filling the cylinders (hydraulic resistance, inertial dynamic pressurization), low acoustic radiation (noise) as a result of a free cut of the intake pipe due to of gas-dynamic pulsations of sucked-in air, as well as from structural vibrations of Pusa and so on. Often, these requirements are mutually exclusive and counterbalanced.
Основным приемом заглушения шумовой энергии, излучаемой системой впуска в окружающую среду, является интегрирование во впускной трубопровод (впускную трассу) объемных расширительных камер в виде специальных ресиверов, параллельно и/или последовательно подключенных резонаторов и улучшение использования в качестве глушителя непосредственно камеры ресивера и камеры воздухоочистителя с установленным внутри фильтрующим элементом и присоединенным к камере воздухозаборным патрубком (патрубками). The main method of damping the noise energy emitted by the intake system into the environment is the integration of volumetric expansion chambers in the form of special receivers in parallel and / or series-connected resonators into the intake pipe (intake path) and the improvement of using directly the receiver chamber and the air purifier chamber as a muffler the filter element installed inside and connected to the chamber by an air intake pipe (pipes).
Указанные объемные расширительные камеры (ресивера, воздухоочистителя) являются преимущественно глушителями шума реактивного типа работающими на принципе рассогласования волновых сопротивлений подводящих и отводящих трубопроводов по отношению к волновому сопротивлению полости расширительной камеры. Образование во впускной трассе, таким образом, "волновых пробок" обеспечивает эффект отражения звуковых волн, распространяемых по волноводу (впускной трассе) в зонах внезапных расширений и внезапных заужений проходных сечений волновода, т. е. в зонах подсоединения расширительных камер к участкам впускного трубопровода и воздухозаборного патрубка (впускной трассы). Находящийся в пространстве камеры воздухоочистителя фильтрующий элемент является частично звукопоглощающим элементом активного (не реактивного) типа, последовательно включенным в звукопередающий тракт впускной системы ДВС. В этом случае дополнительно происходит частичное поглощение высокочастотной звуковой энергии за счет активного рассеивания ее ввиду реализации внутреннего (молекулярного) трения и динамических деформаций структуры фильтрующего элемента с преобразованием ее в тепловую в порах фильтрующего элемента. The indicated volumetric expansion chambers (receiver, air purifier) are mainly jet-type silencers operating on the principle of mismatch of the wave impedances of the inlet and outlet pipelines with respect to the wave impedance of the cavity of the expansion chamber. The formation of “wave plugs” in the inlet path thus provides the reflection effect of sound waves propagating along the waveguide (inlet path) in areas of sudden expansion and sudden narrowing of the passage sections of the waveguide, that is, in the areas where the expansion chambers are connected to sections of the inlet pipe and air intake pipe (inlet). The filter element located in the chamber space of the air purifier is a partially sound-absorbing element of the active (non-reactive) type, which is sequentially included in the sound transmission path of the intake system of the engine. In this case, additional partial absorption of high-frequency sound energy occurs due to its active dissipation due to the implementation of internal (molecular) friction and dynamic deformation of the structure of the filter element with its conversion to heat in the pores of the filter element.
Ввиду того, что структура фильтрующего элемента в первую очередь создана для целенаправленной качественной фильтрации засасываемого воздуха в ДВС при невысоких гидросопротивлениях, то потенциал ее звукопоглощающих свойств является весьма ограниченным и, таким образом, классическая конструкция воздухоочистителя заглушает высокочастотную энергию генерируемую впускной системой ДВС в недостаточно высокой степени. Due to the fact that the structure of the filter element is primarily designed for high-quality targeted filtering of the intake air in the ICE at low hydraulic resistance, the potential of its sound-absorbing properties is very limited and, therefore, the classical design of the air cleaner damps the high-frequency energy generated by the ICE intake system to an insufficiently high degree .
В связи с вышеизложенным, известны многочисленные применения устройств заглушения высокочастотной энергии впускных систем ДВС, реализующие дополнительные шумоизоляционные устройства интегрированные непосредственно в конструкцию воздухоочистителя ДВС и, таким образом, устройства шумозаглушения работают как устройства комбинированного типа - реактивные (отражающие звук) и активные (поглощающие звук). Так, в частности, известен воздухоочиститель для ДВС с интегрированной шумопоглощающей набивкой в параллельно подключенную емкость резонатора интегрированного в его воздухозаборный патрубок (Европейская заявка EР 0091038 A1, кл. F 02 M 35/12, заявитель - Nissan Motor Co). In connection with the foregoing, numerous applications are known for damping high-frequency energy of ICE intake systems that implement additional noise insulation devices integrated directly into the design of an ICE air purifier and, thus, noise suppression devices work as combined type devices - reactive (reflecting sound) and active (absorbing sound) . Thus, in particular, an air purifier for internal combustion engines with an integrated sound-absorbing packing in a parallel-connected capacitance of a resonator integrated in its air intake pipe is known (European application EP 0091038 A1, class F 02 M 35/12, applicant is Nissan Motor Co).
Известен также воздухоочиститель с дополнительным устройством шумоглушения в виде специального конусообразного обтекателя заполненного шумопоглощающим материалом (Европейская заявка EP 0096992 A1, заявитель - BENDIX LIMITED). An air purifier with an additional noise suppression device in the form of a special cone-shaped fairing filled with sound-absorbing material is also known (European application EP 0096992 A1, the applicant - BENDIX LIMITED).
Известно техническое решение по снижению шума всасывания, предусматривающее применение в корпусе заградительной вставки из звукопоглощающего материала с открытыми порами (см. заявку Германии N 4205489, кл. G 10 K 11/16, заявитель - Robert Bosch CmBH). Вставка из пористого звукопоглощающего материала облицовывает внутреннюю полость корпуса и образует спиралевинтообразный канал по которому транспортируется засасываемый в двигатель воздух. A technical solution to reduce suction noise is known, which provides for the use of an open-cell soundproofing material in the enclosure (see German application N 4205489, class G 10
В качестве прототипа принято техническое решение, направленное на снижение шума всасывания ДВС за счет использования специальной облицовки (футеровки) впускных трубопроводов воздухоочистителя (внутреннего патрубка, внешнего воздухозаборного патрубка) звукопоглощающим материалом (см., например, заявку Японии N 1-27258, кл. F 02 M 35/12, заявитель "Ниссан Мотор Со"). As a prototype, a technical solution was adopted aimed at reducing the internal combustion engine intake noise by using a special lining (lining) of the intake pipes of the air cleaner (inner pipe, external air intake pipe) with sound-absorbing material (see, for example, Japanese application N 1-27258, class F 02 M 35/12, Applicant Nissan Motor Co.).
Закрытый корпус 1 воздухоочистителя (далее дословный перевод) разделен фильтрующим элементом 2 на отсек A подвода неочищенного воздуха и отсек В отвода очищенного воздуха. В отсеке A выполнен вход воздуха, а в отсеке B - выход 4. Воздухоочиститель отличается тем, что в верхней части корпуса 1 расположен отсек A, а в нижней части - отсек B. Вход воздуха выполнен в виде двух труб 3 прямоугольного сечения, вытянутых от левой и правой части отсека A в сторону выхода 4. Внутренняя поверхность каждой трубы 3 покрыта звукопоглощающим слоем 6, выполненным, например, из уретана. Слой 6 внутренней поверхностью опирается на каркас 7, изготовленный из перфорированного листа или сетки. Конструкция воздухоочистителя позволяет повысить эффект снижения шума на впуске. The
Приведенные противопоставленные в качестве аналогов и прототипа технические решения отличаются следующими недостатками:
- существенное загромождение и/или разделение полости камеры воздухоочистителя шумопоглощающими набивками, перегородками и обтекателями и уменьшение, таким образом, эффективности заглушения низких частот звукового спектра, связанного с уменьшением объема камеры и/или ее делением на камеры меньших объемов (объем камеры прямо пропорционален эффективности подавления низкочастотных пульсаций и низкочастотного гула);
- увеличение гидравлических сопротивлений впускной системы как за счет применения дополнительного обтекателя, так и за счет заградительной вставки и футеровки воздухозаборных патрубков негладкими поверхностями - пористыми или волокнистыми материалами с применением перфорированных защитных облицовок;
- трудоемкость изготовления и монтажа и существенное увеличение стоимости противопоставленных устройств снижения шума всасывания интегрированных в конструкцию воздухоочистителя ДВС.The technical solutions contrasted as analogues and prototype are distinguished by the following disadvantages:
- Significant clutter and / or separation of the chamber of the air purifier by sound-absorbing gaskets, partitions and fairings, and thus a decrease in the efficiency of damping the low frequencies of the sound spectrum associated with a decrease in the volume of the chamber and / or its division into smaller chambers (the chamber volume is directly proportional to the suppression efficiency low-frequency pulsations and low-frequency rumble);
- increase in hydraulic resistance of the intake system due to the use of an additional fairing, as well as due to the protective insert and lining of the intake pipes with non-smooth surfaces - porous or fibrous materials using perforated protective linings;
- the complexity of manufacturing and installation and a significant increase in the cost of opposed suction noise reduction devices integrated into the design of the ICE air cleaner.
Предлагаемое ниже решение технической задачи предполагает устранение названных недостатков, при одновременном повышении акустических качеств воздухоочистителя. The solution of the technical problem proposed below involves the elimination of these shortcomings, while improving the acoustic quality of the air cleaner.
Сущность изобретения заключается в том, что в известном воздухоочистителе двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, содержащем корпус, ограниченный днищем и крышкой, размещенный внутри корпуса фильтрующий элемент, разделяющий полость корпуса на две полости - очищенного и неочищенного воздуха, которые соответственно снабжены выпускным и впускным окнами, а также размещенное внутри корпуса средство шумоглушения, последнее выполнено в виде шумопоглощающей облицовки, смонтированной на стенках корпуса, образующих полость неочищенного воздуха, по крайней мере со стороны, противолежащей впускному окну, при этом облицовка, как минимум включает пористый звукопоглощающий слой, внешний звукопрозрачный защитный гладкий слой и монтажный адгезионный (липкий) слой. The essence of the invention lies in the fact that in the known air cleaner of an internal combustion engine of a vehicle, comprising a housing limited by a bottom and a cover, a filter element located inside the housing separating the cavity of the housing into two cavities - purified and untreated air, which are respectively equipped with exhaust and inlet windows, as well as noise suppression means located inside the housing, the latter is made in the form of a sound-absorbing cladding mounted on the walls of the housing forming a cavity of cleaning air at least on the side opposite the inlet port, while facing at least comprises a porous sound-absorbing layer, the external sound transmission protective layer and smooth mounting adhesive (tacky) layer.
В развитом варианте конструкции шумопоглощающая облицовка может быть смонтирована и на других стенках, образующих полость неочищенного воздуха. In the developed version of the design, the noise-absorbing cladding can be mounted on other walls forming the cavity of the untreated air.
Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:
- на фиг. 1, 2 и 5 показан воздухоочиститель,
- на фиг. 3 приведена диаграмма общих уровней шума впуска двигателя,
- на фиг. 4 приведена диаграмма уровней шума впуска при оборотах двигателя 3500 в минуту,
- на фиг. 6 показан увеличенный фрагмент закрепленной на стенке корпуса структуры облицовки.The invention is illustrated in the drawings, where:
- in FIG. 1, 2 and 5 show an air purifier,
- in FIG. 3 is a diagram of the overall engine intake noise levels,
- in FIG. 4 is a diagram of intake noise levels at an engine speed of 3,500 per minute,
- in FIG. 6 shows an enlarged fragment of the cladding structure fixed to the wall of the housing.
Воздухоочиститель двигателя внутреннего сгорания транспортного средства содержит корпус 1, ограниченный днищем 2 и крышкой 3, размещенный внутри корпуса 1 фильтрующий элемент 4, разделяющий полость корпуса 1 на две полости - очищенного 5 и неочищенного 6 воздуха, которые соответственно снабжены выпускным 7 и впускным 8 окнами, а также размещенное внутри корпуса средство шумоглушения. Последнее выполнено в виде шумопоглощающей облицовки 9, смонтированной на стенках корпуса в полости 6 неочищенного воздуха, по крайней мере со стороны, противолежащей впускному окну 8. При этом облицовка 9, как минимум включает пористый звукопоглощающий слой 10, внешний звукопрозрачный защитный гладкий слой 11 и монтажный адгезионный (липкий) слой 12. The air cleaner of the internal combustion engine of the vehicle comprises a
В развитом варианте конструкции шумопоглощающая облицовка может быть смонтирована и на других стенках, образующих полость 6 неочищенного воздуха. In the developed embodiment, the sound-absorbing cladding can be mounted on other walls forming the
При таком конструктивном исполнении устраняются недостатки прототипа, так как:
- звукопоглощающая облицовка содержит внешний гладкий слой из звукопрозрачного фольгированного материала типа алюминизированной полиэстеровой пленки или тонкой уретановой пленки "сшитой" со структурой открытоячеистого пенополиуретанового слоя, выполняющего роль звукопоглощающего слоя. Пленка, являясь гладкой, не создает, таким образом, заметных повышений гидравлических сопротивлений впускного тракта при процессе обтекания воздушным потоком, защищает пористый материал от запыления, засорения аморфными частицами, содержащимися в засасываемом воздухе, замасливания картерными газами, оплавления пор облицовки горячими газами, парами топлива и т.п. и, таким образом, сохраняет звукопоглощающие характеристики в течение длительного периода эксплуатации;
- звукопоглощающая облицовка может быть выполнена самоклеющейся, содержать адгезионный слой, защищенный специальной бумагой или пленкой, который в момент монтажа ее на присоединительную сопрягающуюся обезжиренную поверхность стенки корпуса воздухоочистителя удаляется. Таким образом, обеспечивается относительная простота и дешевизна технологических операций сборки;
- звукопоглощающая облицовка размещена на стенке корпуса перед структурой фильтрующего элемента, образуя с последним своеобразный звукопоглощающий колпак ("звуковую ловушку"), усиливающий эффект поглощения шума всасывания, что наглядно подтверждается приведенными экспериментальными результатами (фиг. 3 и фиг. 4). Высокая эффективность заглушения шума всасывания конструкцией корпуса воздухоочистителя обеспечивается также и тем, что звукопоглощающая облицовка располагается у жесткой стенки (как известно, у жестких стенок замкнутых объемов реализуется максимумы давлений собственных резонансных мод с частотами колебаний кратными половинам длин волн размещающимися между противолежащими стенками), в зоне входного отверстия воздухозаборного патрубка воздухоочистителя, что, таким образом, эффективно демпфируя эти резонансные моды воздушного объема камеры воздухоочистителя предотвращает усиленную их передачу в полость патрубка и далее - в окружающую среду.With this design, the disadvantages of the prototype are eliminated, since:
- the sound-absorbing cladding contains an outer smooth layer of sound-transparent foil material such as an aluminized polyester film or a thin "cross-linked" urethane film with the structure of an open-cell polyurethane foam layer acting as a sound-absorbing layer. The film, being smooth, does not, therefore, create noticeable increases in the hydraulic resistance of the inlet tract during the airflow process, protects the porous material from dusting, clogging with amorphous particles contained in the sucked air, oiling with crankcase gases, fusing the cladding pores with hot gases, fuel vapor etc. and, thus, retains sound-absorbing characteristics for a long period of operation;
- sound-absorbing cladding can be made self-adhesive, contain an adhesive layer protected by special paper or film, which is removed at the time of its installation on the connecting mating grease-free surface of the air cleaner body wall. Thus, the relative simplicity and low cost of assembly operations is ensured;
- sound-absorbing lining is placed on the wall of the housing in front of the structure of the filter element, forming with the latter a kind of sound-absorbing hood ("sound trap"), enhancing the effect of absorption of absorption noise, which is clearly confirmed by the experimental results (Fig. 3 and Fig. 4). The high efficiency of damping the suction noise by the design of the air cleaner body is also ensured by the fact that the sound-absorbing lining is located near the rigid wall (as is known, the maximum pressure of intrinsic resonance modes with vibration frequencies multiple to half the wavelengths located between opposite walls are realized at rigid walls of closed volumes), in the zone the inlet of the air inlet of the air purifier, thereby effectively damping these resonant modes of the air volume the air chamber prevents ma reinforced their transfer to the nozzle cavity and further - to the environment.
Предлагаемая конструкция улучшения звукозаглушающих характеристик воздухоочистителя ДВС легко интегрируется практически в корпус произвольной геометрической формы, который уже освоен действующим производством, и его модернизация не представляет существенных технологических трудностей благодаря гибкости структуры облицовки и наличию клеевого и защитного фольгированных слоев. Это позволяет минимизировать не только затраты на подготовку производства (нет необходимости в изменении существующей конструкции воздухоочистителя), но и резко сократить сроки внедрения в производстве. The proposed design to improve the sound-damping characteristics of the internal combustion engine air cleaner can be easily integrated practically into a housing of arbitrary geometric shape, which has already been mastered by the existing production, and its modernization does not present significant technological difficulties due to the flexibility of the lining structure and the presence of adhesive and protective foil layers. This allows you to minimize not only the costs of preparing the production (there is no need to change the existing design of the air purifier), but also drastically reduce the implementation time in production.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
При работе двигателя внутреннего сгорания в момент открытия-закрытия впускных клапанов и в самом процессе изменения объемов цилиндров возникает переменная пульсирующая составляющая объемного расхода воздуха, что приводит к динамической "раскачке" воздушных объемов, заключенных в отдельных элементах патрубков и объемах системы впуска. Воздушные объемы в отдельных элементах системы, как упруго-массовые динамические системы, обладают определенными частотными характеристиками - частотами собственных колебаний, "трансформирующих" подводимое силовое воздействие в соответствии со своими частотными характеристиками и, в конечном итоге, определяют зкуковое излучение, производимое непосредственно срезом впускного патрубка. During operation of the internal combustion engine at the time of opening and closing of the intake valves and in the process of changing the volume of the cylinders, an alternating pulsating component of the air volume flow occurs, which leads to a dynamic "buildup" of air volumes enclosed in individual elements of the nozzles and volumes of the intake system. Air volumes in individual elements of the system, like elastic-mass dynamic systems, have certain frequency characteristics - the frequencies of natural vibrations, "transforming" the input force effect in accordance with their frequency characteristics and, ultimately, determine the beak radiation produced directly by the cut of the inlet pipe .
Одним из воздушных объемов, играющих одновременно роль глушителя шума и гасителя пульсаций газа при всасывании воздуха в ДВС, являются полости ресивера и воздухоочистителя. В определенных частотных диапазонах они являются эффективными глушителями (ресивер выполняет при этом еще и положительную роль разделителя газодинамических и акустических связей между отдельными, подсоединенными к нему коллекторными трубами и цилиндрами в процессе открытия клапанов отдельных цилиндров). В это же время, в других частотных диапазонах эти воздушные объемы полостей воздухоочистителя и ресивера являются усилителями звуковой энергии, что автоматически влечет повышенное шумовое излучение шума впуска в окружающую среду. Усиление излучения шума указанными воздушными объемами камер обусловлено как возбуждением в этих камерах резонансных собственных форм колебаний (собственных мод), так и передачей этих резонансных собственных мод из одной полости (ресивера) в другую полость (камеру воздухоочистителя), и в присоединительные трубопроводы впускной системы, что в конечном итоге существенно ухудшает шумозаглущающие качества впускного тракта в целом. Образование собственных акустических мод в полости воздухоочистителя обусловлено ограничением этой полости противолежащими жесткими звукоотражающими стенками корпуса воздухоочистителя. В результате возбуждения таких замкнутых (более строго - частично разомкнутых, подводящими и отводящими отверстиями патрубка и впускной трубы) воздушных объемов на частотах кратных половинам длин волн, укладывающихся по длине, ширине и высоте корпуса воздухоочистителя, образуются собственные колебательные моды (соответствующие "стоячие волны"), амплитуды колебаний которых резко возрастают, что влечет усиленную передачу этих колебаний по тракту и, в частности, в воздухозаборный патрубок и усиленное излучение шума всасывания в окружающую среду. Соответственно, на характеристике заглушения шума такой 3-х мерной расширительной камеры появляются многочисленные "провалы" заглушения шумовой энергии на отдельных частотах кратных гармониках этих частот полудлины которых кратны геометрическим размерам полостей камер. Следует отметить также, что в системе впуска ДВС может генерироваться и интенсивный высокочастотный шум вихревого турбулентного происхождения, связанного с шумами обтекания клапана и отдельных неоднородностей впускного тракта (заслонок, кромок гофр и т. п.). Заглушение этой высокочастотной энергии фильтрующим элементом воздухоочистителя, как правило, весьма ограниченно и недостаточно для необходимой степени подавления и предотвращения заметного излучения звука в окружающую среду. One of the air volumes that play the role of both a noise muffler and a gas ripple dampener during air intake in the internal combustion engine are the receiver and air cleaner cavities. In certain frequency ranges, they are effective silencers (the receiver also plays a positive role as a separator of gas-dynamic and acoustic connections between individual collector pipes and cylinders connected to it in the process of opening valves of individual cylinders). At the same time, in other frequency ranges, these air volumes of the cavities of the air cleaner and receiver are amplifiers of sound energy, which automatically entails increased noise emission from the noise of the intake into the environment. The amplification of noise radiation by the indicated air volumes of the chambers is due to both the excitation of resonant eigenmodes (eigenmodes) in these chambers and the transfer of these resonant eigenmodes from one cavity (receiver) to another cavity (air cleaner chamber), and to the connecting pipes of the intake system, which ultimately significantly degrades the noise-suppressing qualities of the intake tract as a whole. The formation of intrinsic acoustic modes in the cavity of the air cleaner is due to the restriction of this cavity to the opposing rigid sound-reflecting walls of the air cleaner housing. As a result of the excitation of such closed (more strictly partially partially open, supply and outlet openings of the nozzle and inlet pipe) air volumes at frequencies that are multiples of half the wavelengths that fit along the length, width and height of the air cleaner body, eigen vibrational modes are formed (the corresponding "standing waves" ), the oscillation amplitudes of which increase sharply, which entails an enhanced transmission of these oscillations along the path and, in particular, to the air intake pipe and amplified emission of suction noise in the environment Wednesday. Accordingly, on the characteristic of the noise attenuation of such a 3-dimensional expansion chamber, numerous “dips” of attenuation of the noise energy appear at individual frequencies that are multiple harmonics of these frequencies whose half-lengths are multiples of the geometric dimensions of the chamber cavities. It should also be noted that intense high-frequency noise of a vortex turbulent origin associated with the noise around the valve and individual inhomogeneities of the intake tract (dampers, corrugation edges, etc.) can also be generated in the ICE intake system. The damping of this high-frequency energy by the filter element of the air purifier, as a rule, is very limited and insufficient for the necessary degree of suppression and prevention of noticeable radiation of sound into the environment.
Введение в полость камеры воздухоочистителя локальной шумопоглощающей облицовки в зоне стенки корпуса, как противолежащей, так и прилегающей к впускному (присоединительному) отверстию воздухозаборного патрубка, являющегося конечным замыкающим элементом впускного тракта, производящим непосредственное излучение шума системы всасывания в окружающую среду, является одним из наиболее эффективных рычагов воздействия на подавление звукового излучения системы впуска. Это обусловлено тем, что патрубок является непосредственным излучателем звука в окружающую среду и ослабление газодинамического и акустического возбуждения на его входе (зоне подсоединения с камерой) уменьшает амплитуду колебательной скорости непосредственно воздушного объема заключенного в патрубке и, таким образом, ослабляет излучение звука на его выходе (свободном срезе воздухозаборного патрубка). Смонтированная на стенке корпуса воздухоочистителя локальная шумопоглощающая облицовка предотвращает в первую очередь образование собственных мод полости камеры в направлении колебаний оси тела воздушного объема патрубка, что наиболее благоприятно с точки зрения ослабления (исключения) передачи этой моды и ее гармоник в полость патрубка и соответствующего ослабления динамического возбуждения воздушного объема в патрубке с соответствующим ослаблением его звукового излучения. Расположение эффективной шумопоглощающей облицовки на конечном участке звукоизлучающего тракта системы впуска, после возможных локальных излучателей (генераторов) высокочастотного вихревого звука (после клапанов, заслонок и других геометрических неоднородностей на пути засасываемого воздушного потока), т.е. на выходе шумовой энергии в окружающую среду, также благоприятно с точки зрения конструктивного улучшения шумозаглушающих характеристик впускного тракта в целом. The introduction of a local noise-absorbing cladding into the cavity of the chamber of the air cleaner in the area of the body wall, both opposite and adjacent to the inlet (connecting) hole of the air intake pipe, which is the final closing element of the intake duct, which directly emits noise from the suction system into the environment, is one of the most effective leverage to suppress the sound emission of the intake system. This is due to the fact that the pipe is a direct emitter of sound into the environment and the weakening of gas-dynamic and acoustic excitation at its inlet (the connection zone with the camera) reduces the amplitude of the vibrational velocity of the air volume directly enclosed in the pipe and, thus, attenuates the radiation of sound at its output ( free cut of the intake pipe). A local sound-absorbing lining mounted on the wall of the air cleaner housing primarily prevents the formation of eigenmodes of the chamber cavity in the direction of the body axis oscillation of the air volume of the pipe, which is most favorable from the point of view of attenuation (exclusion) of the transmission of this mode and its harmonics into the pipe cavity and the corresponding weakening of dynamic excitation air volume in the pipe with a corresponding attenuation of its sound radiation. The location of the effective sound-absorbing cladding on the final section of the sound-emitting path of the intake system, after possible local emitters (generators) of high-frequency vortex sound (after valves, dampers and other geometric inhomogeneities in the path of the intake air stream), i.e. the output of noise energy into the environment is also favorable from the point of view of constructive improvement of noise-damping characteristics of the intake tract as a whole.
Эффективность использования технического решения по предлагаемому изобретению иллюстрируется на фиг. 3 и фиг. 4, где приведены зависимости общих уровней и 1/3 октавных спектров (n=3500 об/мин) от скоростного режима работы ДВС, смонтированного в моторном испытательном боксе и работающего с полной нагрузкой (полностью открытой дроссельной заслонкой). The effectiveness of using the technical solution according to the invention is illustrated in FIG. 3 and FIG. 4, which shows the dependences of the general levels and 1/3 of the octave spectra (n = 3500 rpm) on the high-speed mode of operation of an internal combustion engine mounted in a motor test box and operating at full load (fully open throttle).
Измерительный микрофон расположен в 0,06 м от свободного среза воздухозаборного патрубка. Сплошной линией представлено исходное состояние конструкции штатного воздухоочистителя ДВС без внутренней шумопоглощающей облицовки стенок корпуса. Пунктирной линией представлены результаты испытаний модернизированной конструкции воздухоочистителя ДВС, выполненного в соответствии со схемой фиг. 1 и фиг. 2. В этом случае, в качестве шумопоглощающей облицовки был использован самоклеющийся пенополиуретан с защитной алюминизированной полиэстеровой пленкой. Толщина пенополиуретанового слоя 12,5 мм., тип материала 12,5 LA-SE, производитель ф."Персторп-Антифон". The measuring microphone is located 0.06 m from the free cut of the intake pipe. The solid line represents the initial state of the structure of a standard ICE air purifier without an internal sound-absorbing lining of the body walls. The dashed line shows the test results of the modernized design of the internal combustion engine air purifier, made in accordance with the diagram of FIG. 1 and FIG. 2. In this case, a self-adhesive polyurethane foam with a protective aluminized polyester film was used as a sound-absorbing lining. The thickness of the polyurethane foam layer is 12.5 mm., Type of material 12.5 LA-SE, manufacturer F. "Porstorp-Antifon".
Как следует из анализа представленных экспериментальных результатов, использование шумопоглощающей футеровки материалом 12,5 LA-SE в качестве устройства повышения шумозаглушающих характеристик конструкции воздухоочистителя позволяет уменьшить общие уровни шума до 3 дБА, а в частотном диапазоне 400-10000 Гц эффект шумоподавления составляет до 10 дБА. Таким образом, подтверждается высокая эффективность использования заявляемого технического решения в качестве устройства повышения шумозаглушающих характеристик воздухоочистителя ДВС. As follows from the analysis of the experimental results presented, the use of a sound-absorbing lining with 12.5 LA-SE material as a device for increasing the sound-damping characteristics of the air cleaner design allows reducing the overall noise levels to 3 dBA, and in the frequency range 400-10000 Hz the noise reduction effect is up to 10 dBA. Thus, the high efficiency of the use of the claimed technical solution as a device for increasing the sound-damping characteristics of the internal combustion engine air cleaner is confirmed.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98122570/06A RU2150018C1 (en) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | Air cleaner of vehicle internal-combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98122570/06A RU2150018C1 (en) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | Air cleaner of vehicle internal-combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2150018C1 true RU2150018C1 (en) | 2000-05-27 |
Family
ID=20213392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98122570/06A RU2150018C1 (en) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | Air cleaner of vehicle internal-combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2150018C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2280173C1 (en) * | 2004-12-28 | 2006-07-20 | Олег Савельевич Кочетов | Combination noise silencer |
| RU2294449C1 (en) * | 2005-09-26 | 2007-02-27 | Открытое акционерное общество Таганрогский авиационный научно-технический комплекс им. Г.М. Бериева | Internal combustion engine air intake device |
| RU2323116C1 (en) * | 2006-06-26 | 2008-04-27 | Сергей Евгеньевич Варламов | Locomotive air intake device |
| RU2472029C1 (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-10 | Александр Владимирович Чернышков | Cutoff silencer |
| RU192856U1 (en) * | 2019-06-19 | 2019-10-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Ульяновский автомобильный завод" | AIR FILTER |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1440957A (en) * | 1973-02-02 | 1976-06-30 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Air filter assembly for an internal combsution engine |
| EP0012143A1 (en) * | 1978-12-19 | 1980-06-25 | Ford-Werke Aktiengesellschaft | Air expansion chamber |
| SU1372088A1 (en) * | 1985-03-25 | 1988-02-07 | Предприятие П/Я Г-4695 | Air cleaner-muffler of internal combustion engine inlet noise |
| US5992247A (en) * | 1998-04-23 | 1999-11-30 | Aries Industries Incorporated | Apparatus for inspecting lateral sewer pipes |
-
1998
- 1998-12-15 RU RU98122570/06A patent/RU2150018C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1440957A (en) * | 1973-02-02 | 1976-06-30 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Air filter assembly for an internal combsution engine |
| EP0012143A1 (en) * | 1978-12-19 | 1980-06-25 | Ford-Werke Aktiengesellschaft | Air expansion chamber |
| SU1372088A1 (en) * | 1985-03-25 | 1988-02-07 | Предприятие П/Я Г-4695 | Air cleaner-muffler of internal combustion engine inlet noise |
| US5992247A (en) * | 1998-04-23 | 1999-11-30 | Aries Industries Incorporated | Apparatus for inspecting lateral sewer pipes |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2280173C1 (en) * | 2004-12-28 | 2006-07-20 | Олег Савельевич Кочетов | Combination noise silencer |
| RU2294449C1 (en) * | 2005-09-26 | 2007-02-27 | Открытое акционерное общество Таганрогский авиационный научно-технический комплекс им. Г.М. Бериева | Internal combustion engine air intake device |
| RU2323116C1 (en) * | 2006-06-26 | 2008-04-27 | Сергей Евгеньевич Варламов | Locomotive air intake device |
| RU2472029C1 (en) * | 2011-07-14 | 2013-01-10 | Александр Владимирович Чернышков | Cutoff silencer |
| RU192856U1 (en) * | 2019-06-19 | 2019-10-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Ульяновский автомобильный завод" | AIR FILTER |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105569771A (en) | Sound eliminator and engineering vehicle | |
| RU2150018C1 (en) | Air cleaner of vehicle internal-combustion engine | |
| MX2008012834A (en) | Silencer for adsorption-based gas separation systems. | |
| CN215595690U (en) | Silencer and engine | |
| RU2155274C1 (en) | Air cleaner of vehicle internal combustion engine | |
| RU114727U1 (en) | EXHAUST GAS NOISE MUFFLER | |
| RU22198U1 (en) | VEHICLE INTERNAL COMBUSTION ENGINE CLEANER | |
| RU51122U1 (en) | VEHICLE INTERNAL COMBUSTION ENGINE CLEANER | |
| RU2078220C1 (en) | Internal combustion engine | |
| RU2829838C1 (en) | Noise-absorbing shield of energy compartment of vehicle | |
| RU2333370C1 (en) | Silencer | |
| CN222826084U (en) | An impedance composite exhaust muffler | |
| CN216278096U (en) | Automobile silencer | |
| RU2787427C1 (en) | Gas flow noise suppressor (gshgp) | |
| RU2241126C1 (en) | Internal combustion engine muffler | |
| JPS636406Y2 (en) | ||
| RU2115013C1 (en) | Air cleaner for internal combustion engine | |
| RU2115012C1 (en) | Air cleaner for internal combustion engine | |
| RU2319856C2 (en) | Internal combustion engine | |
| RU2172861C2 (en) | Internal combustion engine | |
| RU2151902C1 (en) | Internal combustion engine | |
| RU56963U1 (en) | MULTI-CHAMBER NOISE SILENCER EXHAUST GASES OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF A WHEELED VEHICLE | |
| CN212838126U (en) | Air intake system and car of engine | |
| RU2046965C1 (en) | Exhaust silencer for internal combustion engine | |
| RU2134356C1 (en) | Multicylinder internal combustion engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051216 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent | ||
| PD4A | Correction of name of patent owner |