RU2272156C1

RU2272156C1 - Muffler of internal combustion engine

Info

Publication number: RU2272156C1
Application number: RU2004127965/06A
Authority: RU
Inventors: Андрей Николаевич Афанасьев (RU); Андрей Николаевич Афанасьев; Юрий Владимирович Галевко (RU); Юрий Владимирович Галевко; Гиви Гурамович Надарейшвили (RU); Гиви Гурамович Надарейшвили; Игорь Николаевич Радин (RU); Игорь Николаевич Радин; Андрей Александрович Сухарев (RU); Андрей Александрович Сухарев
Original assignee: Гиви Гурамович Надарейшвили; Игорь Николаевич Радин
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-03-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines.

SUBSTANCE: proposed muffler has housing, length L=(3-12)d, width S=(3-12)d and height H=(3-12)d. Housing is divided into two chambers by perforated partition. First chamber accommodates intake branch pipe, diameter d, extended into second chamber with length of extension of intake branch pipe into second chamber of

on entire length of which perforations are made of diameter

and pitch

Outlet branch pipe has diameter

and length of extension into first chamber of

on entire length of which perforation is made of diameter

and pitch

Perforations in perforated partition are made with diameter

and pitch

Muffler is furnished with transfer branch pipe of length

with perforations on entire length of diameter

and pitch

Layers of sound absorbing material, thickness

are laid in first and second chambers. Said sound-absorbing layers are separated from spaces of corresponding chambers by perforated partitions.

EFFECT: improved efficiency of sound-suppression of muffler in low frequency and high frequency bands of sound frequencies at low counterpressure.

2 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 №2033534, кл. F 01 N 1/02, 1/08, опубл. 1995 г.), содержащий корпус с боковыми стенками и перфорированной перегородкой, разделяющей корпус на две камеры, в первой камере установлен входной патрубок диаметром d, продленный во вторую камеру, во второй камере установлен выходной патрубок, продленный в первую камеру.Known silencer exhaust release of an internal combustion engine (ICE) (RF patent No. 2033534, class F 01 N 1/02, 1/08, publ. 1995), comprising a housing with side walls and a perforated partition that divides the housing into two chambers , in the first chamber, an inlet pipe with a diameter of d extended into the second chamber is installed; in the second chamber, an outlet pipe extended into the first chamber is installed.

Известное устройство недостаточно эффективно в работе, поскольку не обеспечивает снижение низкочастотных и высокочастотных пульсаций.The known device is not efficient enough to work, because it does not reduce the low-frequency and high-frequency pulsations.

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 низкочастотном и высокочастотном диапазонах звуковых частот при низком противодавлении.The technical result consists in increasing the sound suppression efficiency of the muffler in the low-frequency and high-frequency ranges of sound frequencies with low backpressure.

Результат достигается тем, что в глушителе шума выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с боковыми стенками и перфорированной перегородкой, разделяющей корпус на две камеры, в первой камере установлен входной патрубок диаметром d, продленный во вторую камеру, во второй камере установлен выходной патрубок, продленный в первую камеру, в первой и второй камере установлен переходной патрубок диаметром d_пер=(0,3-2)d, выходной патрубок выполнен диаметром d_вых=(0,3-2)d, длина корпуса L=(3-12)d, ширина корпуса S=(3-12)d, высота корпуса H=(3-12)d, длина первой камеры L₁=(1,5-10,5)d, длина второй камеры L₂=(1,5-10,5)d, в первой и второй камере у боковых стенок корпуса выполнены слои звукопоглощающего материала толщиной I₁=I₂=0,5d, длина продления входного патрубка во вторую камеру L₃=(1,0-10,5)d, на всем протяжении которой выполнена перфорация диаметром d₁=(0,075-0,3)d и шагом перфорации h₁=(0,125-5)d, длина продления второго патрубка в первую камеру L₄=(1,0-10,5)d, на всем протяжении которой выполнена перфорация диаметром d₁=(0,075-0,3)d и шагом перфорации h₁=(0,125-5)d, переходной патрубок выполнен длиной L_пер=(2-11)d с перфорацией по всей длине диаметром d₁=(0,075-0,3)d и шагом перфорации h₁=(0,125-5)d, перфорация перегородки выполнена диаметром d₁=(0,075-0,3)d и шагом перфорации h₁=(0,125-5)d, слои звукопоглощающего материала отделены от пространства соответствующих камер перфорированными перегородками с диаметром перфорации d₁=(0,075-0,3)d и шагом перфорации h₁=(0,125-5)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.The result is achieved in that in the exhaust silencer of the internal combustion engine comprising a housing with side walls and a perforated partition dividing the housing into two chambers, an inlet pipe with a diameter of d extended into a second chamber is installed in a first chamber, an outlet pipe is installed in a second chamber, extended in the first chamber, in the first and second chamber, a transition pipe is installed with a diameter of d _per = (0.3-2) d, the output pipe is made with a diameter of d _out = (0.3-2) d, the housing length is L = (3-12) d, housing width S = (3-12) d, housing height H = (3-12) d, ling of the first chamber L ₁ = (1,5-10,5) d, the length of the second chamber L ₂ = (1,5-10,5) d, a first and a second chamber in the housing side walls are made thick layers of sound-absorbing material ₁ I = I ₂ = 0.5d, the extension length of the inlet pipe into the second chamber L ₃ = (1.0-10.5) d, along the entire length of which perforation with a diameter d ₁ = (0.075-0.3) d and perforation step h ₁ = (0.125-5) d, the extension length of the second nozzle to the first chamber L ₄ = (1.0-10.5) d, along the entire length of which perforation with a diameter d ₁ = (0.075-0.3) d and perforation step h ₁ = (0.125-5) d, the adapter pipe is made with the length L _per = (2-11) d with perforation along the entire length with a diameter d ₁ = (0.075-0.3) d and a perforation step h ₁ = (0.125-5) d, the perforation of the partition is made with a diameter d ₁ = (0.075-0.3) d and a perforation step h ₁ = (0.125-5) d, the layers of sound-absorbing material are separated from the space of the respective chambers by perforated partitions with a perforation diameter d ₁ = (0.075-0.3) d and a perforation step h ₁ = (0.125-5) d, and the fact that the sound-absorbing material 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.

Блок-схема глушителя приведена на чертеже, где изображены: корпус 1 с длиной L=(3-12)d, шириной S=(3-12)d, высотой Н=(3-12)d, стенки 2, входной патрубок 3 диаметром d, продленный во вторую камеру, с длиной продления входного патрубка во вторую камеру L₃=(1,0-10,5)d, на всем протяжении которой выполнена перфорация диаметром d₁=(0,075-0,3)d и шагом перфорации h₁=(0,125-5)d, выходной патрубок 4, выполненный диаметром d_вых=(0,3-2)d, с длиной продления второго патрубка в первую камеру L₄=(1,0-10,5)d, на всем протяжении которой выполнена перфорация диаметром d₁=(0,075-0,3)d и шагом перфорации h₁=(0,125-5)d, перфорированная перегородка 5, перфорация которой выполнена диаметром d₁=(0,075-0,3)d и шагом перфорации h₁=(0,125-5)d, переходной патрубок 6, выполненный длиной L_пер=(2-11)d с перфорацией по всей длине диаметром d₁=(0,075-0,3)d и шагом перфорации h₁=(0,125-5)d, первая камера 7, вторая камера 8, слои 9, 10 звукоизоляционного материала толщиной I₁=I₂=0,5d, дополнительные перфорированные перегородки 11, 12, перфорация которых выполнена диаметром d₁=(0,075-0,3)d и шагом перфорации h₁=(0,125-5)d.The block diagram of the silencer is shown in the drawing, which shows: housing 1 with a length L = (3-12) d, a width S = (3-12) d, a height H = (3-12) d, a wall 2, an inlet pipe 3 diameter d, extended into the second chamber, with an extension length of the inlet pipe into the second chamber L ₃ = (1,0-10,5) d, along the entire length of which perforation with a diameter d ₁ = (0,075-0,3) d and step perforations h ₁ = (0.125-5) d, the outlet pipe 4, made with a diameter d _o = = (0.3-2) d, with the extension length of the second pipe into the first chamber L ₄ = (1.0-10.5) d , along the entire length of which perforation with a diameter d ₁ = (0.075-0.3) d and a perforation step was performed h ₁ = (0.125-5) d, perforated baffle 5, the perforation of which is made with a diameter d ₁ = (0.075-0.3) d and the perforation pitch h ₁ = (0.125-5) d, the adapter pipe 6, made of length L _per = (2-11) d with perforation along the entire length with a diameter d ₁ = (0.075-0.3) d and perforation pitch h ₁ = (0.125-5) d, first chamber 7, second chamber 8, soundproof layers 9, 10 material with a thickness of I ₁ = I ₂ = 0.5d, additional perforated partitions 11, 12, the perforation of which is made with a diameter of d ₁ = (0.075-0.3) d and the perforation step h ₁ = (0.125-5) d.

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 произвольным 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 последовательный акустический фильтр. 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 an arbitrary 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 are attenuated during propagation due to absorption of sound energy in the sound-absorbing material and a decrease in the amplitude of their vibrations due to perforation holes operating as a sequential acoustic filter. At the exit of the silencer, a damped wave enters the exhaust pipe.

Газовый поток поступает во входной патрубок 3, проходит по нему через первую камеру 7 и через перфорированные отверстия входного патрубка 3 поступает во вторую камеру 8. Перфорационные отверстия работают как последовательный акустический фильтр, который гасит энергию колебаний газового потока на собственных частотах колебаний, определяемых параметрами перфорации. Амплитуда колебаний газового потока, прошедшего в полость второй камеры 8, гасится на частотах, определяемых параметрами перфорации входного патрубка 3, обладающего эффективным звукопоглощением в широком диапазоне низкочастотных пульсаций, и слоя 10 звукопоглощающего материала второй камеры 8, обладающего эффективным звукопоглощением в широком диапазоне высокочастотных пульсаций.The gas stream enters the inlet pipe 3, passes through it through the first chamber 7 and through the perforated openings of the inlet pipe 3 enters the second chamber 8. The perforation openings act as a sequential acoustic filter that absorbs the vibration energy of the gas stream at natural frequencies determined by the perforation parameters . The amplitude of the oscillations of the gas stream passing into the cavity of the second chamber 8 is damped at frequencies determined by the perforation parameters of the inlet pipe 3, which has effective sound absorption in a wide range of low-frequency pulsations, and the layer 10 of sound-absorbing material of the second chamber 8, which has effective sound absorption in a wide range of high-frequency pulsations.

Перфорированная перегородка 12 позволяет производить частотную настройку резонансной камеры 8.The perforated partition 12 allows the frequency tuning of the resonant chamber 8.

Газовый поток из камеры 8 поступает в переходной патрубок 6, в котором перфорационные отверстия работают как последовательный акустический фильтр, который гасит энергию колебаний газового потока на собственных частотах колебаний, определяемых параметрами перфорации. Часть газового потока поступает в камеру 7 через перфорационные отверстия патрубка 6. При этом дополнительно происходит звукопоглощение в средне- и высокочастотной области через отверстия перегородки 5 и звукопоглощающим материалом слоя 9 через отверстия перфорированной перегородки 11.The gas stream from the chamber 8 enters the transition pipe 6, in which the perforation openings act as a sequential acoustic filter that absorbs the vibration energy of the gas stream at natural frequencies of oscillations determined by the perforation parameters. Part of the gas stream enters the chamber 7 through the perforation openings of the nozzle 6. In addition, sound absorption in the medium and high frequency region occurs through the openings of the partition 5 and the sound-absorbing material of the layer 9 through the openings of the perforated partition 11.

Далее газовый поток через перфорационные отверстия поступает в выходной патрубок 4, где перфорационные отверстия работают как последовательный акустический фильтр, который гасит энергию колебаний газового потока на собственных частотах колебаний, определяемых параметрами перфорации. Амплитуда колебаний газового потока, прошедшего в полость первой камеры 7, гасится на частотах, определяемых параметрами перфорации выходного патрубка 3, обладающего эффективным звукопоглощением в широком диапазоне низкочастотных пульсаций.Next, the gas stream through the perforation holes enters the outlet pipe 4, where the perforation holes act as a sequential acoustic filter that absorbs the vibration energy of the gas stream at natural frequencies of oscillations determined by the perforation parameters. The amplitude of oscillations of the gas stream passing into the cavity of the first chamber 7 is damped at frequencies determined by the parameters of the perforation of the outlet pipe 3, which has effective sound absorption in a wide range of low-frequency pulsations.

Наличие перфорированных перегородок 11 и 12 в камерах 7, 8 позволяет исключить выдувание звукопоглощающего материала, что обеспечивает эффективность шумопоглощения слоями звукопоглощающего материала 9, 10 в течение срока эксплуатации глушителя.The presence of perforated partitions 11 and 12 in the chambers 7, 8 eliminates the blowing of sound-absorbing material, which ensures the effectiveness of sound absorption by layers of sound-absorbing material 9, 10 during the life of the muffler.

Соотношения диаметров входного и выходного патрубков 3, 4, диаметров перфорации перегородки 5, диаметров перфорации во входном и выходном патрубках обеспечивает низкое гидравлическое сопротивление.The ratio of the diameters of the inlet and outlet nozzles 3, 4, the diameters of the perforation of the septum 5, the diameters of the perforation in the inlet and outlet nozzles provides a low hydraulic resistance.

Таким образом, изобретение позволяет повысить эффективность звукоподавления глушителя в низкочастотном и высокочастотном диапазонах звуковых частот при низком противодавлении.Thus, the invention improves the sound suppression efficiency of the muffler in the low-frequency and high-frequency ranges of sound frequencies with low backpressure.

Claims

1. The silencer of the exhaust output of the internal combustion engine, comprising a housing with side walls and a perforated partition separating the housing into two chambers, an inlet pipe of diameter d extended into a second chamber is installed in a first chamber, an outlet pipe extended into a first chamber is installed in a second chamber, characterized in that in the first and second chamber a transition pipe is installed with a diameter of d _per = (0.3-2) d, the output pipe is made with a diameter of d _o = (0.3-2) d, the length of the housing L = (3-12) d, housing width S = (3-12) d, housing height H = (3-12) d, length ne howl chamber L ₁ = (1,5-10,5) d, the length of the second chamber L ₂ = (1,5-10,5) d, a first and a second chamber in the housing side walls are made thick layers of sound-absorbing material ₁ I = I ₂ = 0.5d, the extension length of the inlet pipe into the second chamber L ₃ = (1.0-10.5) d, along the entire length of which perforation with a diameter of d ₁ = (0.075-0.3) d and perforation step h ₁ = (0.125-5) d, the extension length of the second nozzle into the first chamber L ₄ = (1.0-10.5) d, along the entire length of which perforation with a diameter d ₁ = (0.075-0.3) d and step perforation h ₁ = (0.125-5) d, the adapter pipe is made of length L _per = (2-11) d with perforation the entire length of the diameter d ₁ = (0,075-0,3) d and the perforation step h ₁ = (0,125-5) d, the perforation of the septum is made with the diameter d ₁ = (0,075-0,3) d and the perforation step h ₁ = 0,125- 5d, the layers of sound-absorbing material are separated from the space of the respective chambers by perforated partitions with a perforation diameter d ₁ = (0.075-0.3) d and a perforation step h ₁ = (0.125-5) d.

2. 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.