RU2282841C2 - Device for inspection of silencers of internal combustion engines - Google Patents

Device for inspection of silencers of internal combustion engines Download PDF

Info

Publication number
RU2282841C2
RU2282841C2 RU2004118771/06A RU2004118771A RU2282841C2 RU 2282841 C2 RU2282841 C2 RU 2282841C2 RU 2004118771/06 A RU2004118771/06 A RU 2004118771/06A RU 2004118771 A RU2004118771 A RU 2004118771A RU 2282841 C2 RU2282841 C2 RU 2282841C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sound
sound source
chamber
internal combustion
opening
Prior art date
Application number
RU2004118771/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004118771A (en
Inventor
Сергей Александрович Баженов (RU)
Сергей Александрович Баженов
сунов Юрий Иванович Пл (RU)
Юрий Иванович Плясунов
Владимир Григорьевич Челноков (RU)
Владимир Григорьевич Челноков
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Автомобильный завод "Урал"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Автомобильный завод "Урал" filed Critical Открытое акционерное общество "Автомобильный завод "Урал"
Priority to RU2004118771/06A priority Critical patent/RU2282841C2/en
Publication of RU2004118771A publication Critical patent/RU2004118771A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2282841C2 publication Critical patent/RU2282841C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

FIELD: technical acoustics.
SUBSTANCE: device can be used for measurement of acoustic efficiency of silencers at development and operational development. Space of silenced chamber, having sound source mounted inside, is separated by partition to two spaces. Wall of chamber disposed in opposition to face side of sound source is made with through hole, closed by strap having hole for input tube of silencer. Distance from wall of chamber to partitions chosen from ration of λ≤15xC0/NxZ, where λ is distance in meters, C0 is velocity of sound in air, m/s; N is maximal number of turns of crankshaft of engine per minute; Z is number of cylinders in engines.
EFFECT: improved efficiency of operation; high precision of estimation of acoustic efficiency.
3 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к технической акустике, более конкретно к устройствам для испытаний глушителей шума выпуска двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано для сравнительного анализа характеристик разнотипных глушителей с целью выбора лучшего глушителя с точки зрения его акустической эффективности либо при разработке и доводочных испытаниях глушителя для оценки влияния конструктивных элементов (перегородки, перфорация, звукопоглотитель и т.д.) на его акустическую эффективность.The present invention relates to technical acoustics, and more specifically to devices for testing exhaust silencers of internal combustion engines, and can be used for comparative analysis of the characteristics of different types of silencers in order to choose the best silencer from the point of view of its acoustic efficiency or in the development and development tests of a silencer to evaluate the influence of structural elements (partitions, perforation, sound absorber, etc.) on its acoustic efficiency.

Известны аналоги предлагаемого изобретения, например устройство по а.с. №1296884, МПК 7 G 01 M 7/00, G 10 K 7/00 (публикация 15.03.87 г.). Устройство содержит источник шума с пристыкованными к нему впускным и выпускным трубопроводами и источник сжатого газа, причем источник шума выполнен в виде сирены. К недостаткам аналога могут быть отнесены следующие:Known analogues of the invention, for example, a device with.with. No. 1296884, IPC 7 G 01 M 7/00, G 10 K 7/00 (publication of March 15, 87). The device comprises a noise source with inlet and outlet pipes connected to it and a source of compressed gas, the noise source being made in the form of a siren. The disadvantages of the analogue may include the following:

- высокая стоимость испытаний за счет наличия системы сжатого воздуха и сложности конструкции сирены;- the high cost of testing due to the presence of a compressed air system and the complexity of the design of the siren;

- относительно низкая достоверность результатов определения акустической эффективности глушителя, в частности спектральных характеристик, поскольку параметры шума необходимо измерять одновременно двумя микрофонами, расположенными у входной и выходной труб глушителя. Измерение же параметров шума сначала с глушителем, а затем без него, как это делается в устройстве-аналоге, неизбежно приводит к погрешности измерений и к снижению достоверности результатов испытаний.- relatively low reliability of the results of determining the acoustic efficiency of the silencer, in particular spectral characteristics, since the noise parameters must be measured simultaneously by two microphones located at the inlet and outlet pipes of the silencer. The measurement of noise parameters, first with a silencer, and then without it, as is done in an analog device, inevitably leads to measurement errors and to a decrease in the reliability of test results.

Известна установка для «безмоторных» испытаний глушителей шума, содержащая звукоизолированную камеру, источник звука, установленный внутри камеры, соединительные патрубки с двухходовым краном, измерительный и задающий тракты (см. книгу В.Н.Луканин «Шум автотракторных двигателей внутреннего сгорания», изд-во «Машиностроение», Москва, 1971 г., стр.82 и рис.34 на стр.83). Данная установка выбрана в качестве прототипа как наиболее близкая к заявляемому техническому решению.A known installation for "non-motorized" tests of silencers, containing a soundproofed chamber, a sound source installed inside the chamber, connecting pipes with a two-way valve, measuring and driving paths (see. V.N. Lukanin's book "The noise of automotive engines of internal combustion", published in "Engineering", Moscow, 1971, p. 82 and Fig. 34 on p. 83). This installation is selected as a prototype as the closest to the claimed technical solution.

Недостатком прототипа является высокая погрешность определения акустической эффективности глушителя (по тем же причинам, что и в устройстве-аналоге).The disadvantage of the prototype is the high error in determining the acoustic efficiency of the muffler (for the same reasons as in the device-analogue).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение достоверности и точности результатов испытаний.The task of the invention is to increase the reliability and accuracy of the test results.

Это достигается тем, что:This is achieved by the fact that:

- источник звука смонтирован на перегородке с отверстием, разделяющей камеру на два объема;- the sound source is mounted on a partition with an opening dividing the camera into two volumes;

- стенка камеры, расположенная напротив лицевой стороны источника звука, выполнена со сквозным проемом, закрываемым съемной накладкой с отверстием для входной трубы глушителя;- the wall of the chamber, located opposite the front side of the sound source, is made with a through opening closed by a removable cover with an opening for the silencer inlet pipe;

- расстояние от стенки камеры, выполненной со сквозным проемом, до перегородки выбирается из неравенства- the distance from the wall of the chamber, made with a through opening, to the partition is selected from the inequality

Figure 00000003
Figure 00000003

где λ - расстояние, м;where λ is the distance, m;

С0 - скорость звука в воздухе, м/с;С 0 is the speed of sound in air, m / s;

N - максимальное число оборотов коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, глушитель которого испытывается, в минуту;N is the maximum number of revolutions of the crankshaft of the internal combustion engine, the muffler of which is tested, per minute;

Z - количество цилиндров в двигателе.Z is the number of cylinders in the engine.

Кроме того, объем камеры, расположенный с тыльной стороны источника звука, полностью заполнен звукопоглощающим материалом.In addition, the chamber volume located on the rear side of the sound source is completely filled with sound-absorbing material.

Кроме того, измерительные микрофоны устанавливаются чувствительными головками в плоскостях среза входной и выходной труб глушителя.In addition, measuring microphones are installed by sensitive heads in the cut planes of the inlet and outlet pipes of the muffler.

Суть заявляемого устройства поясняется на фиг.1-2.The essence of the claimed device is illustrated in figure 1-2.

Устройство для испытаний глушителей содержит заглушенную камеру, состоящую из корпуса 1 с установленным на нем слоем звукопоглощающего материала 2. Внутри камеры установлен источник звука 3, например высококачественный широкополосный динамик, смонтированный на перегородке 4 с отверстием 5, которая делит камеру на два объема V1 и V2. На стенке камеры, расположенной напротив лицевой стороны источника звука 3, выполнен сквозной проем 6, закрываемый съемной накладкой 7 с отверстием 8, в которое входит входная труба 9 испытываемого глушителя 10, имеющего также выходную трубу 11. Накладка 7 крепится к стенке камеры, например, с помощью шурупов 12. Объем камеры V1, расположенный с тыльной стороны источника звука 3, полностью заполнен звукопоглощающим материалом, например кубиками пенополиуретана 13, как показано на фиг.1. Это позволяет избежать возникновения нежелательных резонансных колебаний газовой среды в объеме V1 при работе источника звука 3.The silencer testing device comprises a muffled chamber consisting of a housing 1 with a layer of sound-absorbing material 2 installed on it. A sound source 3 is installed inside the chamber, for example, a high-quality broadband speaker mounted on a partition 4 with an opening 5 that divides the chamber into two volumes V 1 and V 2 . On the wall of the chamber, located opposite the front side of the sound source 3, there is a through opening 6 closed by a removable cover 7 with an opening 8, which includes the inlet pipe 9 of the test muffler 10, which also has an outlet pipe 11. The cover 7 is attached to the wall of the camera, for example, using screws 12. The chamber volume V 1 , located on the back of the sound source 3, is completely filled with sound-absorbing material, for example, cubes of polyurethane foam 13, as shown in figure 1. This avoids the occurrence of unwanted resonant vibrations of the gaseous medium in the volume V 1 during operation of the sound source 3.

Измерительные микрофоны 14 устанавливаются напротив входной 9 и выходной 11 труб глушителя 10. При этом чувствительные головки микрофонов 14 располагаются в плоскостях среза входной 9 и выходной 11 труб. Микрофоны 14 соединяются кабелями 15 с шумомером 16, который соединен с анализатором спектра 17. Источник звука 3 с помощью кабеля 18 запитывается от усилителя 19, на который подается сигнал с магнитофона 20, звукового генератора 21 либо другого источника. Зазор между отверстием 8 накладки 7 и входной трубой 9 глушителя 10 герметизируется, например, с помощью пластилина (не показано). Расстояние λ от стенки камеры, выполненной со сквозным проемом 6, до перегородки 4 выбирается из неравенства (1) из следующих соображений. Дело в том, что частота f следования выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (четырехтактного) составляетMeasuring microphones 14 are installed opposite the input 9 and output 11 of the muffler 10. In this case, the sensitive heads of the microphones 14 are located in the cut planes of the input 9 and output 11 of the pipes. The microphones 14 are connected by cables 15 with a sound level meter 16, which is connected to the spectrum analyzer 17. The sound source 3 is fed by a cable 18 from an amplifier 19, to which a signal is supplied from a tape recorder 20, a sound generator 21, or another source. The gap between the hole 8 of the lining 7 and the inlet pipe 9 of the muffler 10 is sealed, for example, using plasticine (not shown). The distance λ from the wall of the chamber, made with a through opening 6, to the partition 4 is selected from inequality (1) from the following considerations. The fact is that the f repetition rate of the exhaust gas of an internal combustion engine (four-stroke) is

Figure 00000004
Figure 00000004

(обозначения те же, что и в неравенстве (1)). Например, для дизельного шестицилиндрового двигателя с числом оборотов холостого хода N1=900 об/мин и максимальным числом оборотов N2=2100 об/мин частоты следования выпуска расположены в диапазоне от f1=45 Гц до f2=105 Гц. Основная энергия пульсаций давления в выпускном тракте для этого двигателя будет сосредоточена, в основном, в диапазоне частот 40-440 Гц (частоты 210, 315 и 440 Гц являются кратными гармониками частоты 105 Гц) и вкладом более высоких частот можно пренебречь. Таким образом, при испытаниях глушителя на установке (для данного двигателя) получаемая с микрофонов информация в диапазоне частот 40-440 Гц должна иметь максимальную достоверность. С другой стороны, в объеме V2 камеры могут возбуждаться колебания газовой среды объема V2 на резонансных частотах, низшая из которых для простейших объемов в форме параллелепипеда с характерным размером λ рассчитывается по формуле(the notation is the same as in inequality (1)). For example, for a six-cylinder diesel engine with an idle speed of N 1 = 900 rpm and a maximum speed of N 2 = 2100 rpm, the exhaust repetition frequencies are in the range from f 1 = 45 Hz to f 2 = 105 Hz. The main energy of pressure pulsations in the exhaust tract for this engine will be concentrated mainly in the frequency range 40–440 Hz (frequencies 210, 315 and 440 Hz are multiple harmonics of the frequency 105 Hz) and the contribution of higher frequencies can be neglected. Thus, when testing a muffler at a facility (for a given engine), information obtained from microphones in the frequency range 40–440 Hz should have maximum reliability. On the other hand, oscillations of the gaseous medium of volume V 2 at resonant frequencies can be excited in the volume V 2 of the chamber, the lowest of which for the simplest volumes in the form of a parallelepiped with a characteristic size λ is calculated by the formula

Figure 00000005
Figure 00000005

где f - частота, Гц;where f is the frequency, Hz;

С0 - скорость звука в воздухе, м/с;С 0 is the speed of sound in air, m / s;

λ - характерный размер, м.λ is the characteristic size, m

Следовательно, для исключения возникновения резонансных колебаний в диапазоне частот 40-440 Гц (для описанного выше двигателя) необходимо, чтобы низшая частота резонансных колебаний объема V2 была, по меньшей мере, в несколько раз выше частоты следования выпуска отработавших газов двигателя при максимальных оборотах коленчатого вала. На практике достаточно выбрать четырехкратное превышение, т.е.Therefore, to exclude the occurrence of resonant oscillations in the frequency range of 40-440 Hz (for the engine described above), it is necessary that the lowest frequency of resonant oscillations of the volume V 2 be at least several times higher than the repetition rate of the exhaust gas of the engine at maximum crankshaft speeds shaft. In practice, it is enough to choose a fourfold excess, i.e.

Figure 00000006
Figure 00000006

откуда следует неравенство (1) для выбора размера λ. Это позволяет избежать резонансных явлений на низших частотах внутри объема V2 и повысить достоверность результатов испытаний глушителя.whence inequality (1) follows for choosing the size λ. This avoids resonant phenomena at lower frequencies within the volume V 2 and improves the reliability of the results of tests of the muffler.

Работает заявляемое устройство следующим образом. Сигнал с магнитофона 20 либо звукового генератора 21 подается на усилитель 19 и по кабелю 18 подается на источник звука 3, установленный на перегородке 4 с отверстием 5, который начинает излучать звук в объем V2 камеры. Звуковые волны проходят через входную трубу 9, глушитель 10 и выходную трубу 11 глушителя. Зарегистрированный микрофонами 14 звук преобразуется в электрические сигналы, которые по кабелям 15 передаются на шумомер 16, а с него на анализатор спектра 17. По разности спектров на входной и выходной трубах глушителя 10 определяется его акустическая эффективность. Расположение чувствительных головок измерительных микрофонов 14 в плоскостях среза входной 9 и выходной 11 труб глушителя 10 позволяет избежать искажений, вносимых соединительными патрубками в устройстве-прототипе, что существенно повышает достоверность результатов испытаний.The claimed device operates as follows. The signal from the tape recorder 20 or the sound generator 21 is supplied to the amplifier 19 and through the cable 18 is supplied to the sound source 3 mounted on the partition 4 with the hole 5, which starts to emit sound into the volume V 2 of the camera. Sound waves pass through the inlet pipe 9, the muffler 10 and the exhaust pipe 11 of the muffler. The sound recorded by the microphones 14 is converted into electrical signals, which are transmitted through cables 15 to the sound level meter 16, and from it to the spectrum analyzer 17. Its acoustic efficiency is determined by the difference in the spectra at the input and output pipes of the muffler 10. The location of the sensitive heads of the measuring microphones 14 in the cut planes of the inlet 9 and outlet 11 of the muffler pipe 10 avoids distortion introduced by the connecting pipes in the prototype device, which significantly increases the reliability of the test results.

В ОАО «Автомобильный завод «Урал» изготовлена установка для испытаний глушителей шума, корпус которой изготовлен из высушенной доски толщиной 50 мм, в качестве источника звука использован высококачественный широкополосный динамик 25ГДШ-12Д. На динамик подавался сигнал в виде «белого» шума и синусоидальный со сканированием по частоте. В качестве регистрирующей аппаратуры использованы микрофоны, шумомеры и анализатор спектра фирмы «Брюль и Къер» (Дания). Результаты испытаний нескольких типов глушителей для дизельного двигателя ЯМ3-236НЕ2 (Nmax=2100 об/мин, Z=6) показали очень высокую стабильность результатов измерений (±0,2 дБ) и позволили выбрать наиболее эффективный по снижению шума глушитель.Ural Automobile Plant OJSC manufactured an installation for testing noise suppressors, the casing of which is made of a dried board 50 mm thick; a high-quality broadband speaker 25GDSH-12D was used as a sound source. A signal in the form of “white” noise and sinusoidal with frequency scanning was applied to the speaker. Microphones, sound level meters and a spectrum analyzer from Bruhl & Kj фирмыr (Denmark) were used as recording equipment. The test results of several types of silencers for the YaM3-236NE2 diesel engine (N max = 2100 rpm, Z = 6) showed very high stability of the measurement results (± 0.2 dB) and made it possible to choose the most effective silencer for reducing noise.

Claims (3)

1. Устройство для испытаний глушителей шума выпуска двигателей внутреннего сгорания, содержащее источник звука, установленный внутри заглушенной камеры и электрически соединенный с задающей звук аппаратурой, и измерительные микрофоны, электрически соединенные с анализирующей аппаратурой, отличающееся тем, что источник звука смонтирован на перегородке с отверстием, разделяющей камеру на два объема, стенка камеры, расположенная напротив лицевой стороны источника звука, выполнена со сквозным проемом, закрываемым съемной накладкой с отверстием для входной трубы глушителя, а расстояние от стенки камеры, выполненной со сквозным проемом, до перегородки выбирается из неравенства1. A device for testing exhaust silencers of internal combustion engine exhausts, comprising a sound source mounted inside the muffled chamber and electrically connected to sound-producing equipment, and measuring microphones electrically connected to analyzing equipment, characterized in that the sound source is mounted on a partition with an opening, dividing the camera into two volumes, the camera wall, located opposite the front side of the sound source, is made with a through opening closed by a removable cover plate with an opening a hole for the silencer inlet pipe, and the distance from the chamber wall made with a through opening to the partition is selected from the inequality
Figure 00000007
,
Figure 00000007
, где λ - расстояние, м;where λ is the distance, m; С0 - скорость звука в воздухе, м/с;С 0 is the speed of sound in air, m / s; N - максимальное число оборотов коленчатого вала двигателя в минуту;N is the maximum number of revolutions of the engine crankshaft per minute; Z - количество цилиндров в двигателе.Z is the number of cylinders in the engine. 2. Устройство для испытаний глушителей шума выпуска двигателей внутреннего сгорания по п.1, отличающееся тем, что объем камеры, расположенный с тыльной стороны источника звука, полностью заполнен звукопоглощающим материалом.2. A device for testing exhaust silencers of internal combustion engine exhaust according to claim 1, characterized in that the chamber volume located on the rear side of the sound source is completely filled with sound-absorbing material. 3. Устройство для испытаний глушителей шума выпуска двигателей внутреннего сгорания по п.1, отличающееся тем, что измерительные микрофоны устанавливаются чувствительными головками в плоскостях среза входной и выходной труб глушителя.3. A device for testing exhaust silencers of internal combustion engine exhaust according to claim 1, characterized in that the measuring microphones are installed by sensitive heads in the cut planes of the inlet and outlet pipes of the silencer.
RU2004118771/06A 2004-06-21 2004-06-21 Device for inspection of silencers of internal combustion engines RU2282841C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004118771/06A RU2282841C2 (en) 2004-06-21 2004-06-21 Device for inspection of silencers of internal combustion engines

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004118771/06A RU2282841C2 (en) 2004-06-21 2004-06-21 Device for inspection of silencers of internal combustion engines

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004118771A RU2004118771A (en) 2006-01-10
RU2282841C2 true RU2282841C2 (en) 2006-08-27

Family

ID=35871610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004118771/06A RU2282841C2 (en) 2004-06-21 2004-06-21 Device for inspection of silencers of internal combustion engines

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2282841C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639052C1 (en) * 2016-11-25 2017-12-19 Олег Савельевич Кочетов Acoustic testing bench for sound absorbers

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛУКАНИН В.Н. Шум автотракторных двигателей внутреннего сгорания. - М.: Машиностроение, 1971, с.38. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639052C1 (en) * 2016-11-25 2017-12-19 Олег Савельевич Кочетов Acoustic testing bench for sound absorbers

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004118771A (en) 2006-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0636267B1 (en) Extended frequency range helmholtz resonators
Lee et al. Empirical model of the acoustic impedance of a circular orifice in grazing mean flow
Prasad et al. Acoustical source characterization studies on a multi-cylinder engine exhaust system
Holland et al. The measurement of sound power flux in flow ducts
Prasad et al. Insertion loss studies on models of automotive exhaust systems
JPH01131417A (en) Method and apparatus for deciding mach number in non-invasion manner
RU2282841C2 (en) Device for inspection of silencers of internal combustion engines
Singh et al. Acoustic impedance measurement using sine sweep excitation and known volume velocity technique
JPH11351085A (en) Reciprocating internal combustion engine
Kabral et al. Acoustic studies on small engine silencer elements
CN1210258A (en) Pressure tester
Rakhmatov et al. Development of calculation research method for exhaust system main elements acoustic characteristics
Nakra et al. Investigations on mufflers for internal combustion engines
Holmer et al. Transmission of sound through pipe walls in the presence of flow
Crocker The Use of Existing and Advanced Intensity Techniques to Identify Noise Sources on a Diesel Engine
SU1509659A1 (en) Method of measuring counter-pressure in i.c. engine exhaust system
RU2791855C1 (en) Method for acoustic research of the intake system of an internal combustion engine
Claudiu et al. Exhaust noise analysis research for a single-cylinder diesel engine and evaluation of noise filtration by simulation.
Holland et al. Sound power flux measurements in strongly exited ducts with flow
Cordier et al. The Noise Problem of Air Cooled Diesel Engines—Measures toward Its Reduction with General Observations and Specific Results
Betelmal et al. AUTOMOTIVE ENGINE MUFFLER PERFORMANCE MEASUREMENTS
KR100350123B1 (en) Low frequency property checkout testing system of muffler for vehicle
Vasile et al. The acoustic multi-chamber muffler performances
Norman et al. Perforated muffler manifold catalyst
Whitehead The design of resonant absorbers.