RU2155274C1 - Air cleaner of vehicle internal combustion engine - Google Patents
Air cleaner of vehicle internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2155274C1 RU2155274C1 RU98122975/06A RU98122975A RU2155274C1 RU 2155274 C1 RU2155274 C1 RU 2155274C1 RU 98122975/06 A RU98122975/06 A RU 98122975/06A RU 98122975 A RU98122975 A RU 98122975A RU 2155274 C1 RU2155274 C1 RU 2155274C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air
- porous
- pipe
- gas
- air purifier
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Silencers (AREA)
- Filtering Of Dispersed Particles In Gases (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 транспортного средства 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 crankcase gas mixer with the function of an oil separator, trap and mixer with fuel vapor air, a heating device (and / or temperature control ) 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, suction of water into the ICE cylinders when the vehicle is moving through the 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 качественному наполнению цилиндров топливо-воздушной смесью (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 взаимоисключающими и противовесными. The task of designing air purifier devices for the engine ICE intake systems is to select the optimal compromise ratios of the geometric parameters of the individual elements of the air purifier, providing improved effective ICE indicators for the high-quality filling of cylinders with a fuel-air mixture (hydroresistance, inertial dynamic pressurization), low acoustic radiation (noise) as from free cut of the intake pipe due to gas-dynamic pulsations of the sucked-in air, and from structural vibrations of the walls of the housing, etc. 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 supply 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 realization of internal (molecular) friction and dynamic deformations 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 in an insufficiently high degrees.
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: низкочастотные - реактивные (отражающие звук) и высокочастотные - 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 EP 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 devices: low-frequency - reactive (reflecting sound) and high-frequency - 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 воздухоочиститель автомобильного ДВС (заявка ФРГ N 3336725 МКИ F 02 M 35/022), в котором для уменьшения гидравлического сопротивления и снижения звукового излучения воздухозаборный патрубок выполнен коническим, равномерно расширяющимся от свободного среза по направлению к корпусу и подсоединен к корпусу преимущественно тангенциально. Недостатками конструкции являются ограниченные возможности компоновочных размещений такой конструкции в стесненном пространстве моторного отсека и относительно высокие гидросопротивления воздухоочистителя на высоких оборотах с полной нагрузкой ввиду узкого проходного сечения патрубка в зоне свободного воздухозаборного среза, являющегося минимальным и лимитированным требованиями акустики (слабого излучения шума). Known air cleaner of an internal combustion engine (application FRG N 3336725 MKI F 02 M 35/022), in which to reduce hydraulic resistance and reduce sound radiation, the air intake pipe is made conical, uniformly expanding from a free cut towards the body and connected to the body mainly tangentially. The design flaws are the limited possibilities of layout arrangements of such a design in the cramped space of the engine compartment and the relatively high hydraulic resistance of the air cleaner at high speeds with full load due to the narrow passage section of the nozzle in the free intake section, which is the minimum and limited acoustic requirements (low noise emission).
Известен воздухоочиститель по заявке ФРГ N 4013848, МКИ F 02 M 35/12, содержащий специальное устройство в виде изменяемого проходного сечения сопла в зависимости от скоростного и нагрузочного режима работы двигателя, что позволяет достаточно гибко и компромиссно регулировать гидравлические и акустические характеристики впускного тракта ДВС во всем рабочем диапазоне ДВС. Недостатком известного устройства является не только его сложность и дороговизна, связанные с применением подвижных сочленений и узлов систем адаптивного управления, но и то, что с ростом оборотов двигателя растет как уровень шума всасывания, так и величина гидросопротивления, в то время как увеличение проходного сечения сопла с увеличением оборотов влечет дополнительное увеличения шума всасывания ДВС, что нежелательно. Known air purifier according to the application of Germany N 4013848, MKI F 02 M 35/12, containing a special device in the form of a variable nozzle orifice, depending on the speed and load conditions of the engine, which allows you to quite flexibly and compromise to adjust the hydraulic and acoustic characteristics of the intake path of the internal combustion engine the entire working range of the internal combustion engine. A disadvantage of the known device is not only its complexity and high cost associated with the use of movable joints and nodes of adaptive control systems, but also that with increasing engine speed both the level of suction noise and the hydraulic resistance increase, while the nozzle passage increases with an increase in revolutions, an additional increase in the internal combustion engine noise is caused, which is undesirable.
Аналогичный принцип адаптивного управления проходным сечением и длиной воздухозаборного патрубка в зависимости от скоростного и нагрузочного режима работы ДВС заявлен в заявке ФРГ N 4132624, МКИ F 02 B 27/02, F 02 M 35/10. Соответственно ему присущи и аналогичные недостатки конструкции, такие как и приведенные выше по заявке ФРГ N 4013848. A similar principle of adaptive control of the bore and the length of the intake pipe, depending on the speed and load conditions of the engine, is stated in the application of Germany N 4132624, MKI F 02 B 27/02, F 02 M 35/10. Accordingly, it is characterized by similar design flaws, such as those described above according to the application of Germany N 4013848.
В заявках ФРГ N 3613828 и N 4133815, МКИ F 02 M 35/12, 35/14, для обеспечения низких сопротивлений и одновременно достаточной шумоизолирующей способности, конструкции воздухоочистителей содержат по два воздухозаборных патрубка различных проходных сечений и длин, управляемых с помощью перекрываемых заслонок в зависимости от режима работы ДВС. Недостатками приведенных конструкций устройств по заявкам ФРГ N 3613828 и N 4133815, МКИ F 02 M 35/12, 35/14 являются те же недостатки, что и устройств по заявкам ФРГ N 4013848 и N 4132624. In the applications of the Federal Republic of Germany N 3613828 and N 4133815, MKI F 02 M 35/12, 35/14, to ensure low resistance and at the same time sufficient noise insulation ability, the design of the air purifiers contain two air inlets of different flow cross sections and lengths controlled by overlapping dampers in depending on the operating mode of the engine. The disadvantages of the above device designs according to the applications of Germany N 3613828 and N 4133815, MKI F 02 M 35/12, 35/14 are the same disadvantages as the devices according to the applications of Germany N 4013848 and N 4132624.
Известна также конструкция воздухоочистителя по заявке Японии N 63-219866, МКИ F 02 M 35/10, F 02 B 27/02, 29/00 с устройствами, обеспечивающими как снижение шума, так и гидравлических сопротивлений, в виде агрегата подключенной двухтрубной системы, управляемой поворотными заслонками в зависимости от конкретного режима работы ДВС. Указанная конструкция, как и все вышеперечисленные, обладает такими недостатками, как сложность и дороговизна, а также тем, что управление (изменение) геометрическими параметрами конструкции воздухоочистителя осуществляется ступенчато - в одном рабочем диапазоне забор воздуха осуществляется через один воздухозаборный патрубок, а в другом - через второй или через оба патрубка одновременно, что не может реализовать требуемое оптимальное плавное изменение как проходного сечения и длины воздухозаборного патрубка, так и гидравлических и акустических характеристик впускного тракта ДВС в целом. Also known is the design of the air purifier according to the application of Japan N 63-219866, MKI F 02 M 35/10, F 02 B 27/02, 29/00 with devices that provide both noise reduction and hydraulic resistance, in the form of an aggregate of a connected two-pipe system, controlled by rotary dampers depending on the specific operating mode of the engine. This design, like all of the above, has such disadvantages as complexity and high cost, as well as the fact that the geometric parameters of the air cleaner design are controlled (changed) stepwise - in one working range, air is taken in through one air inlet, and in the other through the second or through both nozzles at the same time, which cannot realize the required optimal smooth change in both the bore and the length of the intake pipe, and hydraulic and usticheskih characteristics inlet path ICE in general.
Другим направлением улучшения гидравлических и акустических характеристик конструкций воздухоочистителей в средне- и высокочастотной области звукового спектра является применение в их конструкции специальных акустических резонаторов и/или шумопоглощающих облицовок из волокнистых или пенистых звукопоглощающих материалов, ослабляющих усиление излучения звука воздухозаборным патрубком увеличенного проходного сечения с малым гидросопротивлением воздухоочистителя. Another direction for improving the hydraulic and acoustic characteristics of air cleaner designs in the mid- and high-frequency region of the sound spectrum is the use of special acoustic resonators and / or noise-absorbing linings made of fibrous or foamy sound-absorbing materials that attenuate the amplification of sound emission by an air inlet with an enlarged flow area with a small air resistance .
Так, в Европейской заявке N 92/07181, МКИ F 02 M 35/12, описывается конструкция специального дополнительного резонатора Гельмгольца, интегрированного в полость воздухозаборного патрубка. So, in European application N 92/07181, MKI F 02 M 35/12, describes the design of a special additional Helmholtz resonator integrated into the cavity of the air intake pipe.
В заявке Японии N 3-29985, F 02 M 31/12, F 01 N 1/10, F 02 M 31/12, описана конструкция впускного трубопровода, охваченного расширительной камерой, заполненной звукопоглощающим материалом. Japanese application No. 3-29985, F 02 M 31/12, F 01 N 1/10, F 02 M 31/12, describes the design of the inlet pipe covered by an expansion chamber filled with sound-absorbing material.
В заявке Японии N 60-119328, МКИ F 02 B 37/00, представлена конструкция впускной системы, содержащей расширительную камеру, на входе во внутреннюю полость которой содержится специальная перегородка с мелкой перфорацией, что способствует ослаблению турбулентных пульсаций и снижению гидросопротивлений системы. Japanese application N 60-119328, MKI F 02 B 37/00, presents the design of an intake system containing an expansion chamber, at the entrance to the internal cavity of which there is a special partition with fine perforation, which helps to weaken turbulent pulsations and reduce the hydraulic resistance of the system.
В заявке Великобритании N 2070682, МКИ F 01 N 1/00, 7/20, конструкция комбинированного глушителя шума, встроенного в воздухозаборный патрубок воздухоочистителя. Наряду с применением плавно расширяющегося сечения воздухозаборного патрубка последний охвачен резонатором Гельмгольца, сообщающимся с патрубком посредством сквозных перфорированных отверстий в стенке патрубка. Полость резонатора, как вариант, может быть заполнена звукопоглощающим материалом типа металлической шерсти. In the application of Great Britain N 2070682, MKI F 01 N 1/00, 7/20, the design of a combined silencer integrated in the air intake pipe of the air purifier. Along with the use of a smoothly expanding section of the intake pipe, the latter is covered by a Helmholtz resonator, communicating with the pipe through through perforated holes in the pipe wall. The cavity of the cavity, as an option, can be filled with sound-absorbing material such as metal wool.
Недостатками приведенных выше конструкций воздухоочистителей, содержащих звукопоглощающие облицовки трубопроводов и камер, а также содержащих параллельно подключенные к воздухозаборному патрубку полости в виде акустических резонаторов, являются загромождение проходных сечений воздухозаборного патрубка с соответствующим отрицательным влиянием на гидравлические сопротивления системы в целом, сложность в изготовлении, чувствительность к настройке (в вариантах с резонаторами без активных шумопоглощающих набивок). Также рассмотренные конструкции не изменяют проходных сечений своих воздухозаборных патрубков в зависимости от режима работы ДВС, что является существенным недостатком, т.к. не позволяет получить приемлемые характеристики по шумозаглушению и гидравлическим сопротивлениям во всем рабочем (скоростном и нагрузочном) диапазоне работы ДВС. The disadvantages of the above designs of air purifiers containing sound-absorbing linings of pipelines and chambers, as well as containing cavities in the form of acoustic resonators connected in parallel to the air intake pipe, are cluttered passage sections of the air intake pipe with a corresponding negative effect on the hydraulic resistance of the system as a whole, manufacturing complexity, and sensitivity to tuning (in versions with resonators without active noise-absorbing packings). Also, the considered designs do not change the bore sections of their air inlets, depending on the operating mode of the internal combustion engine, which is a significant drawback, because It does not allow to obtain acceptable characteristics of noise suppression and hydraulic resistance in the entire working (speed and load) range of engine operation.
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 11/6, 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 sound barrier material in the enclosure (see German application N 4205489, class G 10 K 11/6, applicant - Robert Bosch CmBH). An insert made of porous sound-absorbing material lining the internal cavity of the housing and forms a spiral-shaped channel through which the air sucked into the engine is transported.
В качестве прототипа принято техническое решение, описанное в заявке Великобритании N 2146070, кп. F 02 M 35/12, публ. 11.04.85, БИ N 15. As a prototype, a technical solution has been made, as described in UK application N 2146070, kp. F 02 M 35/12, publ. 04/11/85, BI N 15.
Представленный в заявке Великобритании воздухоочиститель содержит корпус, на котором консольно закреплен воздухозаборный патрубок. Последний выполнен составным из воздухозаборника и гофрированного присоединительного участка трубы, посредством которого полость патрубка в сборе сообщается с полостью корпуса воздухоочистителя. Названный воздухозаборник выполнен из пористого материала, в частности спеченного алюминия, керамики или стальной сетки. The air purifier presented in the UK application comprises a housing on which an air inlet is cantilevered. The latter is made integral of the air intake and the corrugated connecting portion of the pipe, through which the cavity of the nozzle assembly communicates with the cavity of the air cleaner housing. The named air intake is made of porous material, in particular sintered aluminum, ceramic or steel mesh.
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 шума);
- увеличение гидравлических сопротивлений впускной системы как за счет применения дополнительного обтекателя и спиралевинтообразного канала, так и за счет заградительной вставки и футеровки воздухозаборных патрубков негладкими поверхностями - пористыми или волокнистыми материалами с применением перфорированных защитных облицовок;
- трудоемкость изготовления, 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 ripple and low-frequency noise);
- an increase in the hydraulic resistance of the intake system due to the use of an additional fairing and spiral channel, as well as due to the barrier insert and lining of the intake pipes with non-smooth surfaces - porous or fibrous materials using perforated protective linings;
- the complexity of manufacturing, 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 to 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, на котором консольно смонтирован воздухозаборный патрубок, выполненный по крайней мере на части своей длины из пористого материала, структура пористой стенки патрубка выполнена газопроницаемой, при этом из пористого газопроницаемого материала выполнены, как минимум, входной и/или присоединительный участки патрубка. Воздухозаборный патрубок может быть выполнен и в виде единой детали из пористого газопроницаемого материала. В возможном варианте конструктивного исполнения сопротивление продуванию пористой структуры патрубка плавно увеличивается от его входного среза к месту подсоединения патрубка к воздухоочистителю. Воздухозаборный патрубок может быть выполнен плавно заужающимся в сторону входного среза. В качестве пористого газопроницаемого материала может быть использован широко известный в машиностроении пористый металлический сетчатый материал, металлорезина и другие, аналогичные по своим физико-механическим свойствам преимущественно волокнистые или открытоячеистые металлические материалы. The essence of the invention lies in the fact that in the known air purifier of an internal combustion engine of a vehicle, comprising a housing on which an air inlet pipe is mounted cantileverly made at least in part of its length from a porous material, the structure of the porous wall of the pipe is made gas permeable, while from a porous gas permeable material made at least the inlet and / or connecting sections of the pipe. The air intake pipe can also be made as a single part from a porous gas-permeable material. In a possible embodiment, the blow-off resistance of the porous structure of the nozzle gradually increases from its inlet slice to the connection point of the nozzle to the air cleaner. The air intake pipe can be made smoothly narrowing towards the inlet section. As a porous gas-permeable material, a porous metal mesh material widely known in mechanical engineering, metal rubber and others, mainly fibrous or open-cell metal materials similar in their physical and mechanical properties, can be used.
Сущность изобретения поясняется на приведенных чертежах, где:
- на фиг. 1 показан фрагмент воздухоочистителя;
- на фиг. 2 показана эпюра (косинусоида) распределения виброскоростей колебательной энергии по длине воздухозаборного патрубка (с максимумами амплитуд в зоне подсоединения патрубка к корпусу и в зоне входного среза патрубка);
- на фиг. 3 показан вид эпюры объемного расхода засасываемого воздуха на входном срезе: а) при газонепроницаемой структуре материала патрубка (что имеет место в прототипе), б) при газопроницаемой структуре входного участка патрубка.The invention is illustrated in the drawings, where:
- in FIG. 1 shows a fragment of an air purifier;
- in FIG. 2 shows a diagram (cosine wave) of the distribution of vibrational velocities of vibrational energy along the length of the air intake pipe (with maximum amplitudes in the area where the pipe is connected to the body and in the area of the pipe inlet cut);
- in FIG. 3 shows a diagram of the volumetric flow rate of sucked air at the inlet section: a) with a gas-tight structure of the pipe material (which takes place in the prototype), b) with a gas-tight structure of the inlet section of the pipe.
Воздухоочиститель двигателя внутреннего сгорания транспортного средства содержит корпус 1, на котором консольно смонтирован воздухозаборный патрубок 2, выполненный по крайней мере на части своей длины из пористого газопроницаемого материала. В частности из такого материала выполняются, как минимум, входной 3 и/или присоединительный 4 участки патрубка 2. Патрубок 2 может быть целиком выполнен из пористого газопроницаемого материала, в качестве которого может быть использован металлический пористый сетчатый материал, металлорезина. Патрубок 2 может быть выполнен заужающимся в сторону входного среза 5, а проводимость его пористой газопроницаемой структуры может плавно уменьшаться в сторону присоединительного участка 4. The air cleaner of the internal combustion engine of the vehicle comprises a housing 1 on which an air intake pipe 2 is mounted cantilevered, made at least in part of its length of a porous gas-permeable material. In particular, at least the
Дополнительно на фиг. 1 показан фильтрующий элемент 6 воздухоочистителя. Additionally, in FIG. 1 shows a
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 упругомассовые динамические системы, обладают определенными частотными характеристиками, "трансформирующими" подводимое газодинамическое силовое воздействие в соответствии со своими частотными характеристиками и, в конечном итоге, определяют спектр и уровень звукового излучения, производимого непосредственно свободным открытым срезом 5 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 that "transform" the supplied gas-dynamic force action in accordance with their frequency characteristics and, ultimately, determine the spectrum and level of sound radiation produced directly by the free
Одним из таких звукопередающих воздушных объемов является полость воздухозаборного патрубка 2 воздухоочистителя 1. Уровень излучаемой шумовой энергии на входном срезе 5 воздухозаборного патрубка 2 определяется амплитудой колебательной скорости засасываемого газа. В это же время наиболее эффективное поглощение звука, при прочих равных условиях, обеспечивается в зонах максимальных амплитуд виброскоростей колебаний. Таким образом, наличие в этих зонах эффективно рассеивающих звуковую энергию участков 3 и 4 патрубка 2 с пористой газопроницаемой структурой позволяет эффективно преобразовывать звуковую энергию в тепловую за счет подавления амплитуды виброскоростей колебательной энергии звуковых волн вследствие их трения в открытых порах микроканалов структуры участков 3 и 4 патрубка 2. В связи с тем что амплитуды виброскоростей в зонах размещения участков 3 и 4 являются максимальными, то соответственно совершается и максимальная работа по преобразованию видов энергий (звуковой в тепловую), т.е. обеспечивается наиболее эффективное звукопоглощение. One of such sound-transmitting air volumes is the cavity of the intake pipe 2 of the air cleaner 1. The level of radiated noise energy at the
Также ввиду того, что концевая зона (участок 3) патрубка 2, у его входного среза 5, является конечным пунктом звукопередающего звукоизлучающего тракта системы впуска двигателя (начиная с цилиндра и впускного клапана), то ее звукопоглощающие свойства позволяют дополнительно заглушить высокочастотные звуки турбулентных вихревых обтеканий засасываемого воздушного потока различных неоднородностей (клапана, заслонок, гофр воздухозаборного патрубка и пр.). Also, due to the fact that the end zone (section 3) of the nozzle 2, at its
С другой стороны, при выполнении концевой части воздухозаборного патрубка из плотного газонепроницаемого материала такой срез при больших расходах воздуха, становится также зоной генерирования высокочастотного кромочного свиста и зоной повышенного гидравлического сопротивления (см. фиг. 3а). По этим причинам приходится выполнять развитую отфланцовку свободного входного среза 5. В предлагаемом решении технической задачи выполнение среза 5 с участком 3 пористым воздухопроницаемым позволяет видоизменить форму эпюры (см. фиг. 3б) объемного расхода на срезе 5 с скачкообразным значением величины расхода на срезе 5 на плавно сглаженную, что благоприятно скажется на изменении гидравлических, расходных и акустических характеристиках системы впуска двигателя в целом. On the other hand, when the end part of the intake pipe is made of a dense gas-tight material, such a cut at high air flow rates also becomes a zone of generation of a high-frequency edge whistle and a zone of increased hydraulic resistance (see Fig. 3a). For these reasons, it is necessary to perform developed flanging of the
Кроме засасывания воздуха через отверстие непосредственно открытого сечения среза 5 происходит также дополнительное засасывание воздуха через воздухопроницаемую пористую структуру стенки участка 3 (прилегающую к срезу 5 стенку патрубка, фиг. 3), что в связи с этим позволяет заузить проходное сечение среза 5 и т.о. уменьшить площадь газодинамического излучателя звука и соответственно уменьшить уровень звука, излучаемого срезом 5, без дополнительного увеличения гидравлического сопротивления впускного тракта и избежать связанного с этим ухудшения мощностных, экономических и экологических показателей двигателя. In addition to air suction through the opening of the directly open cross section of
Целесообразность выполнения присоединительного участка 4 патрубка 2 из пористого газопроницаемого материала обусловлена следующими причинами. The feasibility of performing the connecting section 4 of the pipe 2 of a porous gas-permeable material is due to the following reasons.
В зоне закрепления патрубка 2 к корпусу воздухоочистителя 1 также реализуется максимум колебательной скорости, фиг. 1, и поэтому по уже описанным выше причинам там она будет дополнительно эффективно подавляться. In the zone of fastening of the pipe 2 to the housing of the air cleaner 1, the maximum vibrational velocity is also realized, FIG. 1, and therefore, for the reasons already described above, there it will be further effectively suppressed.
Зона закрепления патрубка 2 к корпусу воздухоочистителя 1 является наиболее нагруженной с точки зрения вибропрочности конструкции, т.е. в этом сечении возникают максимальные механические деформации и напряжения в структуре стенки патрубка 2 как консольно закрепленной балки, что может привести к процессу разрушения патрубка в месте его подсоединения к корпусу. Металлический пористый сетчатый материал, металлорезина, представляют собой эффективную динамически податливую структуру для повышенного демпфирования таких опасных резонансных механических напряжений и деформаций. The fixing zone of the nozzle 2 to the housing of the air cleaner 1 is the most loaded from the point of view of vibration design, i.e. In this section, maximum mechanical deformations and stresses occur in the wall structure of the pipe 2 as a cantilever beam, which can lead to the process of destruction of the pipe at the point of its connection to the housing. Metallic porous mesh material, metal rubber, is an effective dynamically pliable structure for increased damping of such dangerous resonant mechanical stresses and strains.
"Динамическая развязка" корпуса воздухоочистителя 1 от консольно вибрирующей балки - воздухозаборного патрубка 2 целесообразна и с точки зрения ослабления динамического вибрационного нагружения непосредственно корпуса воздухоочистителя 1 присоединенным патрубком 2. По сути здесь реализуется компенсатор колебаний податливой структурой волокнистого типа. The "dynamic isolation" of the air cleaner housing 1 from the cantilever vibrating beam - air intake pipe 2 is also advisable from the point of view of attenuating the dynamic vibration loading of the air cleaner housing 1 directly by the attached pipe 2. In fact, a vibration compensator with a flexible structure of a fibrous type is realized here.
Еще один положительный эффект от выполнения входного участка 3 из пористой газопроницаемой структуры усматривается в том, что он выполняет функцию предварительного очистителя засасываемого в двигатель воздуха. При этом по мере его запыления пористая газопроницаемая структура легко восстанавливается путем промывания, продувания и пр. Прототип лишен этих преимуществ. Another positive effect of the implementation of the
Применяя конструкцию патрубка 2 конического типа с плавно увеличивающимся диаметром в направлении присоединительной части к корпусу, используя плавное изменение толщины стенки патрубка или различную плотность пористой структуры по длине патрубка, получаем широкие возможности управления акустическими, гидравлическими и механическими характеристиками воздухоочистителя ДВС в целом с применением тех или иных компромиссных вариантов с точки зрения технической эффективности, стоимости, долговечности конструкции. Applying the design of the cone type nozzle 2 with a gradually increasing diameter in the direction of the connecting part to the housing, using a smooth change in the nozzle wall thickness or various porous structure densities along the nozzle length, we obtain wide possibilities for controlling the acoustic, hydraulic, and mechanical characteristics of the ICE air cleaner as a whole using those other compromise options in terms of technical efficiency, cost, durability of the structure.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98122975/06A RU2155274C1 (en) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Air cleaner of vehicle internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98122975/06A RU2155274C1 (en) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Air cleaner of vehicle internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2155274C1 true RU2155274C1 (en) | 2000-08-27 |
Family
ID=20213651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98122975/06A RU2155274C1 (en) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Air cleaner of vehicle internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2155274C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2602469C2 (en) * | 2012-08-06 | 2016-11-20 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Air cleaner for internal combustion engine of a motor vehicle |
-
1998
- 1998-12-21 RU RU98122975/06A patent/RU2155274C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2602469C2 (en) * | 2012-08-06 | 2016-11-20 | Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" | Air cleaner for internal combustion engine of a motor vehicle |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5350888A (en) | Broad band low frequency passive muffler | |
| EP0839993A2 (en) | Multi-chamber muffler with sound absorbent material | |
| US5152366A (en) | Sound absorbing muffler | |
| CN104995378A (en) | Vehicle exhaust system with resonance damping | |
| US7472774B1 (en) | Versatile engine muffling system | |
| KR102042910B1 (en) | An acoustic attenuator for damping pressure vibrations in an exhaust system of an engine, an acoustic attenuation system using the attenuators, and method of damping pressure vibrations in an exhaust system of an engine | |
| RU2305194C1 (en) | Noise suppressor of textile waste treatment system | |
| CN113160785A (en) | Device for reducing airborne sound and solid sound | |
| RU2155274C1 (en) | Air cleaner of vehicle internal combustion engine | |
| JP2004519575A (en) | Device for damping resonance in conduit | |
| JPS58117350A (en) | Air cleaner for internal combustion engine | |
| RU2150018C1 (en) | Air cleaner of vehicle internal-combustion engine | |
| RU2333370C1 (en) | Silencer | |
| JPH10252442A (en) | Silencer for internal combustion engine | |
| CN105927315B (en) | A kind of impedance composite muffler | |
| RU51122U1 (en) | VEHICLE INTERNAL COMBUSTION ENGINE CLEANER | |
| RU2319856C2 (en) | Internal combustion engine | |
| RU2241126C1 (en) | Internal combustion engine muffler | |
| RU22198U1 (en) | VEHICLE INTERNAL COMBUSTION ENGINE CLEANER | |
| RU2787427C1 (en) | Gas flow noise suppressor (gshgp) | |
| JPS6327052Y2 (en) | ||
| RU2115013C1 (en) | Air cleaner for internal combustion engine | |
| JPS62291413A (en) | Exhaust muffler | |
| KR101215479B1 (en) | Exhaust Silencer | |
| RU2310761C2 (en) | Variable section noise silencer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051222 |