RU2240428C2

RU2240428C2 - Muffler of internal combustion engine

Info

Publication number: RU2240428C2
Application number: RU2002129987/06A
Authority: RU
Inventors: А.Н. Афанасьев (RU); А.Н. Афанасьев; В.В. Галевко (RU); В.В. Галевко; Ю.В. Галевко (RU); Ю.В. Галевко; знов С.Г. Гр (RU); С.Г. Грязнов; Ю.В. Манышев (RU); Ю.В. Манышев; Г.Г. Надарейшвили (RU); Г.Г. Надарейшвили; А.В. Олейник (RU); А.В. Олейник; И.Н. Радин (RU); И.Н. Радин; В.А. Тен (RU); В.А. Тен; А.В. Трусов (RU); А.В. Трусов
Original assignee: Анисимов Алексей Геннадьевич; Галевко Владимир Владимирович
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2002-11-11
Publication date: 2004-11-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.

SUBSTANCE: proposed invention is designed for reducing noises of exhaust gases in internal combustion engines. Muffler has housing, walls, intake branch pipe, exhaust branch pipe, partitions and three chambers. Intake branch pipe extends into second chamber, first and third chambers between housing, partitions, intake and exhaust branch pipes, being filled with noise-suppressing material. Dimensions of housing are indicated in description of invention.

EFFECT: improved efficiency of noise damping in wide range of sound frequencies at low back pressure.

13 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для снижения уровня шума отработанных газов в качестве глушителя шума выпуска двигателя внутреннего сгорания.The invention relates to mechanical engineering and can be used to reduce the noise level of exhaust gases as a silencer for the exhaust noise of an internal combustion engine.

Известен глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС) (патент РФ №2056508, кл. F 01 N 1/08, опубл. в 1996 г.), содержащий корпус, разделенный перегородками на три камеры, с установленными в первой и третьей камере соответственно входным и выходным патрубками.Known silencer exhaust release of an internal combustion engine (ICE) (RF patent No. 2056508, class F 01 N 1/08, publ. In 1996), containing a housing divided by partitions into three chambers, with installed in the first and third chamber, respectively inlet and outlet nozzles.

Известное устройство имеет сложную конструкцию и недостаточную эффективность в работе, поскольку параметры перфорации не связаны с диаметром основного патрубка.The known device has a complex structure and lack of efficiency in operation, since the perforation parameters are not related to the diameter of the main pipe.

Задачей настоящего изобретения является разработка глушителя, обеспечивающего возможность регулирования параметров шумоглушения при простой конструкции глушителя.The objective of the present invention is to develop a silencer, providing the ability to control the parameters of sound attenuation with a simple design of the silencer.

Технический результат состоит в повышении эффективности звукоподавления глушителя в широком диапазоне звуковых частот при низком противодавлении.The technical result consists in increasing the sound suppression efficiency of a muffler in a wide range of sound frequencies with low backpressure.

Результат достигается тем, что в глушителе шума выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус, разделенный перегородками на три камеры, с установленными в первой и третьей камере соответственно входным и выходным патрубками, входной патрубок продлен во вторую камеру, высота поперечного сечения корпуса L₁=(2,0-11,0)d, ширина поперечного сечения корпуса L₂=(0,5-1,0)L₁, длина корпуса L=(7-25)d, первая и третья камеры между корпусом, перегородками и входным и выходным патрубками заполнены звукопоглощающим материалом, и тем, что входной патрубок выполнен в виде перфорированной трубы диаметром d с заглушкой на конце с переменными диаметром и шагом перфорации и окружающей ее перфорированной трубной оболочки диаметром d₁=(1,2-1,8)d, и тем, что выходной патрубок выполнен в виде перфорированной трубы диаметром d₂=(0,8-1,3)d или в виде перфорированной трубы диаметром d₂=(0,8-1,3)d и окружающей ее перфорированной трубной оболочки диаметром d₃=(1,1-1,6)d, и тем, что звукопоглощающий материал выполнен в виде стеклянного волокна, и/или базальтового волокна, и/или металлического волокна, и/или стеклянного холста, и/или стеклянной сетки, и/или полимерной пленки, и тем, что длина первой камеры l₁=(0,27-0,58)L, длина второй камеры l₂=(0,22-0,365)L, длина третьей камеры l₃=(0,22-0,365)L, и тем, что перфорированная трубная оболочка входного патрубка выполнена длиной l₁=(0,27-0,58)L, диаметром перфорации d₄=(0,025-0,13)d и шагом перфорации h=(0,095-0,145)d, и тем, что перфорированная труба входного патрубка выполнена на первом участке первой камеры длиной l₅=l₁/2±(0-1,5)d от начала корпуса, перфорация перфорированной трубы входного патрубка выполнена диаметром d₅=(0,14-0,25)d и шагом h₁=(0,15-0,5)d, в конце первого участка в трубе входного патрубка установлена перегородка, на втором участке первой камеры длиной l₆=l₁-l₅ перфорация перфорированной трубы входного патрубка выполнена диаметром d₆=(0,09-0,25)d и шагом h₁=(0,15-0,5)d, на начальном участке второй камеры перфорация перфорированной трубы входного патрубка выполнена диаметром d₅=(0,14-0,25)d и шагом h₁=(0,15-0,5)d, на конечном участке второй камеры перфорация трубы входного патрубка выполнена диаметром d₇=(0,1-0,22)d и шагом перфорации h₁=(0,15-0,5)d, и тем, что перфорированная труба выходного патрубка выполнена с диаметром перфорации d₆=(0,09-0,25)d и шагом перфорации h₁=(0,15-0,5)d, а перфорированная оболочка выполнена с диаметром перфорации d₄=(0,025-0,13)d с шагом перфорации h=(0,095-0,145)d и тем, что перегородки между камерами выполнены сплошными, и тем, что перегородки между камерами выполнены перфорированными, и тем, что перегородка в перфорированной трубе первого патрубка выполнена сплошной, и тем, что перегородка в перфорированной трубе первого патрубка выполнена с отверстием d₉=(0,475-0,85)d, и тем, что во второй камере установлена дополнительная перфорированная перегородка.The result is achieved in that in the exhaust silencer of the internal combustion engine comprising a housing divided by partitions into three chambers, with inlet and outlet nozzles installed in the first and third chambers, the inlet nozzle is extended into the second chamber, the cross-sectional height of the housing is L ₁ = ( 2.0-11.0) d, the cross-sectional width of the casing L ₂ = (0.5-1.0) L ₁ , the length of the casing L = (7-25) d, the first and third chambers between the casing, the partitions and the inlet and the outlet pipes are filled with sound-absorbing material, and the fact that the inlet c is in the form of a perforated pipe diameter d with a plug on the end of a variable diameter and pitch of the surrounding perforated casing pipe diameter d ₁ = (1,2-1,8) d, and in that the outlet is designed as a perforated tube with a diameter of d ₂ = (0.8-1.3) d or in the form of a perforated pipe with a diameter of d ₂ = (0.8-1.3) d and the perforated pipe shell surrounding it with a diameter of d ₃ = (1.1-1, 6) d, and the fact that the sound-absorbing material is made in the form of glass fiber and / or basalt fiber and / or metal fiber and / or glass canvas, and / or glass mesh, and / or polymer film, and the fact that the length of the first chamber l ₁ = (0.27-0.58) L, the length of the second chamber l ₂ = (0.22-0.365) L, the length of the third chamber l ₃ = (0.22-0.365) L, and the fact that the perforated tube shell of the inlet pipe is made of length l ₁ = (0.27-0.58) L, with a diameter of perforation d ₄ = (0.025-0, 13) d and the perforation step h = (0,095-0,145) d, and the fact that the perforated inlet pipe is made in the first section of the first chamber with a length l ₅ = l _1/2 / (0-1.5) d from the beginning of the body, perforation of the perforated pipe of the inlet pipe is made with a diameter of d ₅ = (0.14-0.25) d and step h ₁ = (0.15-0.5) d, in at the end of the first section in the pipe of the inlet pipe, a partition is installed, on the second section of the first chamber of length l ₆ = l ₁ -l _{5, the} perforation of the perforated pipe of the inlet pipe is made with a diameter of d ₆ = (0.09-0.25) d and step h ₁ = ( 0.15-0.5) d, in the initial section of the second chamber, the perforation of the perforated pipe of the inlet pipe is made with a diameter d ₅ = (0.14-0.25) d and a step h ₁ = (0.15-0.5) d , in the final section of the second chamber, the perforation of the inlet pipe is made with a diameter d ₇ = (0.1-0.22) d and a perforation step h ₁ = (0.15-0.5) d, and the fact that the perforated pipe of the outlet pipe weeding nene with a perforation diameter d ₆ = (0.09-0.25) d and a perforation pitch h ₁ = (0.15-0.5) d, and the perforated shell is made with a perforation diameter d ₄ = (0,025-0,13 ) d with a perforation step h = (0,095-0,145) d and the fact that the partitions between the chambers are made continuous, and that the partitions between the chambers are perforated, and that the partition in the perforated pipe of the first pipe is solid, and that the partition in the perforated pipe of the first pipe is made with a hole d ₉ = (0.475-0.85) d, and the fact that an additional perforated pipe is installed in the second chamber th partition.

Блок-схема глушителя приведена на чертеже, где изображены: корпус 1, стенки 2, входной патрубок 3, выходной патрубок 4, перегородка 5, перегородка 6, первая камера 7, вторая камера 8, третья камера 9, перфорированная трубная оболочка 10 перфорированная труба 11, перфорированная трубная оболочка 12, перфорированная труба 13, перфорированная перегородка 14, перегородка 15, заглушка 16, звукопоглощающий материал 17, звукопоглощающий материал 18.The block diagram of the silencer is shown in the drawing, which shows: body 1, walls 2, inlet pipe 3, outlet pipe 4, baffle 5, baffle 6, first chamber 7, second chamber 8, third chamber 9, perforated pipe sheath 10 perforated pipe 11 , perforated tubular sheath 12, perforated pipe 13, perforated baffle 14, baffle 15, plug 16, sound-absorbing material 17, sound-absorbing material 18.

Действие глушителя основано частично на принципе поглощения звуковой энергии и превращения ее в тепловую энергию, частично на принципе акустического фильтра, при котором постоянная составляющая газового потока беспрепятственно пропускается в окружающую среду, а энергия пульсации гасится перфорационными отверстиями. Из приемной трубы на вход глушителя набегают волны с различным распределением давления по сечению. Они частично отражаются и частично проникают в глушитель и распространяются в нем уже в виде волн, специфичных для данного глушителя. Эти волны затухают при распространении вследствие поглощения звуковой энергии в звукопоглощающем материале и уменьшения амплитуды их колебаний за счет отверстий перфорации, работающих как резонаторы Гельмгольца. На выходе из глушителя затухающая волна попадает в выпускную трубу.The action of the silencer is based partly on the principle of absorption of sound energy and converting it into heat energy, partly on the principle of an acoustic filter, in which the constant component of the gas stream is freely passed into the environment, and the pulsation energy is suppressed by perforations. Waves with different distribution of pressure over the cross section run from the intake pipe to the silencer inlet. They partially reflect and partially penetrate the muffler and propagate in it already in the form of waves specific for the muffler. These waves decay during propagation due to absorption of sound energy in a sound-absorbing material and a decrease in the amplitude of their vibrations due to perforation holes working as Helmholtz resonators. At the exit of the silencer, a damped wave enters the exhaust pipe.

Газовый поток поступает в перфорированную трубу 11 входного патрубка 3 и через ее перфорированные отверстия d₅=(0,14-0,25)d и шагом h₁=(0,15-0,5)d в трубную оболочку 10. Эти перфорационные отверстия работают как резонаторы Гельмгольца, которые гасят энергию колебаний газового потока на собственных частотах колебаний, определяемых параметрами перфорации. Амплитуда колебаний газового потока, прошедшего в полость трубной оболочки 10, гасятся на частотах, определяемых параметрами перфорации трубной оболочки и звукопоглощающего материала 17, обладающих эффективным звукопоглощением в широком диапазоне высоких частот.The gas stream enters the perforated pipe 11 of the inlet pipe 3 and through its perforated holes d ₅ = (0.14-0.25) d and step h ₁ = (0.15-0.5) d into the pipe shell 10. These perforations the holes work like Helmholtz resonators, which absorb the vibration energy of a gas stream at natural frequencies of vibration determined by the parameters of perforation. The oscillation amplitude of the gas stream passing into the cavity of the pipe shell 10 is damped at frequencies determined by the parameters of the perforation of the pipe shell and sound-absorbing material 17, which have effective sound absorption in a wide range of high frequencies.

Для усиления эффективности работы отверстий в трубной оболочке 10 и трубе 11, как резонаторов Гельмгольца, на пути потока в трубе 11 установлена перегородка 15, которая может быть выполнена сплошной или с отверстием d₈=(0,475-0,85)d.To enhance the efficiency of the holes in the pipe shell 10 and the pipe 11, as Helmholtz resonators, a partition 15 is installed in the pipe 11 in the flow path, which can be continuous or with a hole d ₈ = (0.475-0.85) d.

При использовании сплошной перегородки 15 весь газовый поток направляется из трубы 11 в перфорированную трубную оболочку 10, а при наличии отверстия в перегородке 15 часть газового потока проходит во второй участок перфорированной трубы 11 патрубка 3. Размером отверстия можно регулировать соотношение между противодавлением перегородки 15 и звукопоглощением. На втором участке перфорированной трубы 11, длиной l₆, поток перетекает из трубной оболочки 10 во входной патрубок, подвергаясь как на первом участке, до перегородки, процедуре гашения колебательной энергии.When using a solid partition 15, the entire gas stream is directed from the pipe 11 into the perforated pipe shell 10, and if there is an opening in the partition 15, part of the gas flow passes into the second section of the perforated pipe 11 of the pipe 3. The ratio between the backpressure of the partition 15 and the sound absorption can be adjusted. In the second section of the perforated pipe 11, length l ₆ , the flow flows from the pipe shell 10 into the inlet pipe, undergoing, as in the first section, to the partition, the process of quenching vibrational energy.

Далее газовый поток непосредственно и из-за противодавления от заглушки 16 через отверстия поступает полностью в расширительную камеру 8, работающую как резонансная камера, где наиболее эффективно происходит гашение колебаний на низких частотах. Дополнительно происходит звукопоглощение в средне- и высокочастотной области звукопоглощающим материалом 17 и 18 через отверстия перфорированных перегородок 5 и 6. Перфорированная перегородка 14 позволяет производить частотную настройку резонансной камеры 8.Further, the gas stream directly and due to backpressure from the plug 16 through the holes enters completely into the expansion chamber 8, which operates as a resonance chamber, where the most efficient damping of vibrations at low frequencies occurs. Additionally, sound absorption occurs in the medium and high frequency region by sound-absorbing material 17 and 18 through the openings of the perforated partitions 5 and 6. The perforated partition 14 allows the frequency tuning of the resonance chamber 8.

Далее газовый поток поступает в выходной патрубок 4. Если в третьей камере отсутствует перфорированная трубная оболочка 12, то звукопоглощение происходит через отверстия перфорированной трубы 13 патрубка 4 звукопоглощающим материалом 18. При наличии перфорированной оболочки 12 происходит гашение колебаний газового потока как звукопоглощающим материалом 18 через отверстия перфорированной оболочки 12, так и в отверстиях перфорированной трубы 13 выходного патрубка 4, параметрами перфорации которой можно настраивать шумоглушение по частоте и амплитуде.Next, the gas stream enters the outlet pipe 4. If there is no perforated pipe shell 12 in the third chamber, then sound absorption occurs through the holes of the perforated pipe 13 of the pipe 4 by sound-absorbing material 18. In the presence of a perforated shell 12, the gas flow is damped as sound-absorbing material 18 through the holes of the perforated shell 12, and in the holes of the perforated pipe 13 of the outlet pipe 4, the perforation parameters of which you can adjust the sound attenuation in frequency and amplitude.

Наличие перфорированных оболочек 10 и 12 в патрубках 3, 4 позволяет исключить выдувание звукопоглощающего материала и закоксовывание отверстий трубных оболочек 10 и 12, что обеспечивает эффективность шумопоглощения звукопоглощающим материалом 17, 18 в течение срока эксплуатации глушителя.The presence of perforated shells 10 and 12 in the nozzles 3, 4 eliminates the blowing of sound-absorbing material and coking of the openings of the pipe shells 10 and 12, which ensures the efficiency of sound absorption by sound-absorbing material 17, 18 during the life of the muffler.

Таким образом, изобретение позволяет повысить эффективность звукоподавления глушителя в широком диапазоне звуковых частот при низком противодавлении.Thus, the invention improves the sound suppression efficiency of a muffler in a wide range of sound frequencies with low backpressure.

Claims

1. A silencer of the exhaust output of an internal combustion engine, comprising a housing divided by partitions into three chambers, with an inlet made in the form of a pipe with a diameter d and outlet pipes respectively installed in the first and third chambers, characterized in that the inlet pipe is extended into the second chamber, the cross-sectional height of the casing L ₁ = (2.0-11.0) d, the cross-sectional width of the casing L ₂ = (0.5-1.0) L ₁ , the casing length L = (7-25) d, the first and the third chamber between the housing, the partitions and the inlet and outlet nozzles are filled with sound-absorbing material scrap.

2. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the inlet pipe is perforated with a plug at the end with variable diameter and perforation pitch and is surrounded by a perforated pipe shell with a diameter of d ₁ = (1.2–1.8 ) d.

3. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the outlet pipe is made in the form of a perforated pipe with a diameter of d ₂ = (0.8–1.3) d or in the form of a perforated pipe with a diameter of d ₂ = (0, 8–1.3) d and the perforated tube shell surrounding it with a diameter d ₃ = (1.1–1.6) d.

4. The silencer of the exhaust of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the sound-absorbing material is made in the form of glass fiber and / or basalt fiber and / or metal fiber and / or glass canvas and / or glass mesh, and / or polymer film.

5. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the length of the first chamber l ₁ = (0.27–0.58) L, the length of the second chamber l ₂ = (0.22–0.365) L, length third chamber l ₃ = (0.22–0.365) L.

6. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the perforated tube shell of the inlet pipe is made of length l ₁ = (0.27-0.58) L, perforation diameter d ₄ = (0.025-0.13) d and perforation pitch h = (0,095–0,145) d.

7. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the perforated pipe of the inlet pipe in the first section of the first chamber is made of length l ₅ = l _1/2 / (0-1.5) d from the beginning of the housing, perforated perforated the inlet pipe has a diameter of d ₅ = (0.14-0.25) d and a pitch of h ₁ = (0.15-0.5) d, at the end of the first section a partition is installed in the pipe of the inlet pipe, and a second section of the first chamber length l ₆ = l ₁ –l _{5 the} perforation of the perforated pipe of the inlet pipe is made with a diameter d ₆ = (0.09-0.25) d and a step h ₁ = (0.15-0.5) d, at the beginning th section of the second chamber, the perforation of the perforated pipe of the inlet pipe is made with a diameter of d ₅ = (0.14-0.25) d and step h ₁ = (0.15-0.5) d, in the final section of the second chamber, the perforation of the pipe of the inlet pipe is made diameter d ₇ = (0.1-0.22) d and perforation step h ₁ = (0.15-0.5) d.

8. The silencer of the exhaust of the internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the perforated pipe of the output perforated pipe is made with a perforation diameter d ₆ = (0.09-0.25) d and a perforation step h ₁ = (0.15- 0,5) d, and the perforated tube shell is made with a perforation diameter d ₄ = (0,025-0,13) d and a perforation step h = (0,095-0,145) d.

9. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the partitions between the chambers are solid.

10. The silencer for the exhaust of an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the partitions between the chambers are perforated.

11. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 7, characterized in that the partition in the perforated pipe of the first pipe is solid.

12. The silencer of the exhaust of the internal combustion engine according to claim 7, characterized in that the partition in the perforated pipe of the first pipe is made with a hole d ₈ = (0.475-0.85) d.

13. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the second chamber has an additional perforated partition.