RU2333370C1

RU2333370C1 - Silencer

Info

Publication number: RU2333370C1
Application number: RU2006143073/06A
Authority: RU
Inventors: Ярослав Владимирович Шевченко
Original assignee: Ярослав Владимирович Шевченко
Priority date: 2006-12-06
Filing date: 2006-12-06
Publication date: 2008-09-10
Also published as: RU2006143073A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to running motor vehicle internal combustion engine exhaust silencers. The silencer incorporates a casing housing an expansion chamber with its end faces accommodating an inlet and outlet branch pipes separated into two high-frequency and low-frequency noise reduction zones. The said chamber incorporate also a perforated pipe interconnecting the aforesaid branch pipes, the perforated pipe inner surface hole edges are rounded off. A part of the said perforated pipe, in the high-frequency noise reduction, is wrapped around with a noise-absorbing material (basalt fiber). The expansion chamber end face supports a resonator representing a sleeve with its space communicating with the expansion chamber low-frequency noise reduction zone. The said rounded off edges and flanges make exhaust gases move regularly in the perforated pipe.

EFFECT: higher efficiency of noise absorption.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к устройствам, снижающим шум, возникающий от работающего двигателя, и может быть использовано в прямоточных выхлопах систем автомобилей, мотоциклов, самолетов и водных судов, оснащенных двигателями внутреннего сгорания.The invention relates to the field of automotive industry, in particular to devices that reduce noise arising from a working engine, and can be used in direct exhaust emissions from automobile, motorcycle, aircraft and watercraft systems equipped with internal combustion engines.

Известно устройство для глушения шума в воздуховоде, содержащее установленный в отводном патрубке воздуховода поршень для заглушивания частоты с максимальным уровнем шума (см. авторское свидетельство СССР №850875 от 30.07.81. МКИ F01N 1/06).A device is known for damping noise in a duct containing a piston installed in a branch pipe of a duct for damping a frequency with a maximum noise level (see USSR author's certificate No. 850875 of July 30, 81. MKI F01N 1/06).

Данное устройство уменьшает шум, создаваемый воздушным потоком, однако при этом появляется дополнительный шум за счет попадания части воздушного потока на угол изгиба отводного патрубка.This device reduces the noise created by the air stream, however, additional noise appears due to the ingress of part of the air stream at the bend angle of the branch pipe.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является глушитель шума, содержащий расширительную камеру, на торцах которой смонтированы входной и выходной патрубки и резонатор, выполненный в виде гильзы, закрепленной на торце камеры и сообщенной с ее полостью (см. авторское свидетельство СССР №918459 от 09.04.82. МКИ F01N 1/02).The closest technical solution to the proposed one is a noise muffler containing an expansion chamber, at the ends of which an inlet and outlet pipe and a resonator are mounted, made in the form of a sleeve mounted on the end of the chamber and communicated with its cavity (see USSR author's certificate No. 918459 of 09.04. 82. MKI F01N 1/02).

Недостатком этого глушителя является то, что в расширительной камере имеются уступы, которые создают завихрения части потока газов и, соответственно, дополнительный шум, а также сопротивление потоку исходящих газов.The disadvantage of this muffler is that there are ledges in the expansion chamber, which create turbulence of a part of the gas stream and, accordingly, additional noise, as well as resistance to the flow of exhaust gases.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы повысить эффективность шумопоглощения в диапазоне частот звуковых волн, генерируемых двигателем внутреннего сгорания.The objective of the present invention is to increase the efficiency of sound absorption in the frequency range of sound waves generated by an internal combustion engine.

Поставленная задача достигается тем, что в известном глушителе шума, содержащем расширительную камеру, на торцах которой смонтированы входной и выходной патрубки и резонатор, выполненный в виде гильзы, закрепленной на торце камеры и сообщенной с ее полостью, новым является то, что он снабжен установленной в расширительной камере перфорированной трубой, соединяющей между собой входной и выходной патрубки, при этом кромки отверстий на внутренней поверхности перфорированной трубы закруглены, а расширительная камера разделена на две зоны: зону высокочастотного снижения шума, расположенную со стороны входного патрубка, в которой размещен материал, снижающий шум, и зону низкочастотного снижения шума, расположенную со стороны выходного патрубка.This object is achieved by the fact that in the known silencer containing an expansion chamber, at the ends of which are mounted the inlet and outlet pipes and a resonator made in the form of a sleeve mounted on the end of the chamber and communicated with its cavity, the new one is that it is equipped with an installed the expansion chamber with a perforated pipe connecting the inlet and outlet pipes, the edges of the holes on the inner surface of the perforated pipe are rounded, and the expansion chamber is divided into two zones: a high-frequency noise reduction zone located on the side of the inlet pipe, in which the noise-reducing material is placed, and a low-frequency noise reduction zone located on the side of the output pipe.

Кроме этого, в зоне низкочастотного снижения шума на участках краев отверстий перфорированной трубы, расположенных со стороны выходного патрубка, могут быть выполнены бортики, направленные наружу и в сторону входного патрубка.In addition, in the zone of low-frequency noise reduction at the portions of the edges of the holes of the perforated pipe located on the side of the outlet pipe, bumpers directed outward and towards the inlet pipe can be made.

Кроме этого, в низкочастотной зоне камеры на кромке гильзы может быть закреплен раструб.In addition, in the low-frequency zone of the chamber at the edge of the sleeve can be fixed to the bell.

Кроме этого, оси входного и выходного патрубков могут быть смещены одна относительно другой.In addition, the axis of the inlet and outlet nozzles can be offset from one another.

Установка в расширительной камере перфорированной трубы обеспечивает равномерное истечение выхлопных газов за счет малого угла отклонения потока на краях отверстий и одновременно свободное распространение звуковых волн в диапазоне частот 20-300 Гц.The installation of a perforated pipe in the expansion chamber ensures uniform exhaust outflow due to a small angle of flow deviation at the edges of the holes and at the same time free propagation of sound waves in the frequency range 20-300 Hz.

Разделение расширительной камеры на две зоны: зону высокочастотного снижения шума и зону низкочастотного снижения шума, позволяет сделать глушитель компактным при одновременном расширении спектра поглощаемых шумов.Dividing the expansion chamber into two zones: a zone of high-frequency noise reduction and a zone of low-frequency noise reduction, makes the muffler compact while expanding the spectrum of absorbed noise.

Наличие бортиков позволяет уменьшить угол атаки потока на краях отверстий по сравнению с закругленными краями отверстий и сделать поток выхлопных газов еще более равномерным.The presence of the sides allows you to reduce the angle of attack of the flow at the edges of the holes in comparison with the rounded edges of the holes and make the flow of exhaust gases even more uniform.

Раструб позволяет увеличить фронт фильтруемой волны и тем самым поднять КПД резонатора.The bell allows you to increase the front of the filtered wave and thereby increase the efficiency of the resonator.

Смещение входного и выходного патрубков позволяет более компактно разместить гильзу резонатора.The offset of the inlet and outlet nozzles allows a more compact placement of the resonator sleeve.

Сущность изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

где на фиг. 1 показан продольный разрез глушителя;where in FIG. 1 shows a longitudinal section through a silencer;

на фиг. 2 показан разрез стенки перфорированной трубы в зоне высокочастотного снижения шума;in FIG. 2 shows a section through a wall of a perforated pipe in a high-frequency noise reduction zone;

на фиг. 3 показан разрез стенки перфорированной трубы в зоне низкочастотного снижения шума.in FIG. 3 shows a section through a wall of a perforated pipe in a low-frequency noise reduction zone.

Глушитель шума состоит из цилиндрообразного корпуса 1, внутри которого образована расширительная камера. На торцах 2 и 3 расширительной камеры смонтированы входной 4 и выходной 5 патрубки, при этом их оси смещены одна относительно другой. Расширительная камера разделена поперечной перегородкой 6 на две зоны: зону 7 высокочастотного снижения шума и зону 8 низкочастотного снижения шума. Зона 7 высокочастотного снижения шума расположена со стороны входного патрубка 4, а зона 8 низкочастотного снижения шума расположена со стороны выходного патрубка 5. Внутри расширительной камеры, вдоль цилиндрического корпуса 1, смонтирована перфорированная труба 9, которая пропущена через отверстие в перегородке 6 и торцами 10 и 11 закреплена соответственно к входному патрубку 4 и выходному патрубку 5. Кромки 12 отверстий 13 на внутренней поверхности перфорированной трубы 9 закруглены. В зоне 7 высокочастотного снижения шума участок перфорированной трубы 9 обернут материалом 14, снижающим шум. В качестве такого материала может быть использовано, например, базальтовое волокно. В зоне 8 низкочастотного снижения шума на наружных участках краев отверстий 13 перфорированной трубы 9, расположенных со стороны выходного патрубка 5, выполнены бортики 15, направленные наружу и в сторону входного патрубка 4.The silencer consists of a cylindrical body 1, inside of which an expansion chamber is formed. At the ends 2 and 3 of the expansion chamber, the inlet 4 and outlet 5 nozzles are mounted, while their axes are offset from one another. The expansion chamber is divided by a transverse partition 6 into two zones: zone 7 of high-frequency noise reduction and zone 8 of low-frequency noise reduction. The high-frequency noise reduction zone 7 is located on the side of the inlet pipe 4, and the low-frequency noise reduction zone 8 is located on the side of the outlet pipe 5. Inside the expansion chamber, along the cylindrical body 1, a perforated pipe 9 is mounted, which is passed through an opening in the partition 6 and ends 10 and 11 is fixed respectively to the inlet pipe 4 and the outlet pipe 5. The edges 12 of the holes 13 on the inner surface of the perforated pipe 9 are rounded. In zone 7 of the high-frequency noise reduction section of the perforated pipe 9 is wrapped with a material 14 that reduces noise. As such material, for example, basalt fiber can be used. In zone 8 of the low-frequency noise reduction at the outer parts of the edges of the holes 13 of the perforated pipe 9 located on the side of the outlet pipe 5, there are bumpers 15 directed outward and towards the inlet pipe 4.

На торце 3 расширительной камеры вдоль выходного патрубка 5 закреплен резонатор, выполненный в виде гильзы 16, полость 17 которой сообщена с полостью низкочастотной зоны 8 расширительной камеры. На кромке гильзы 16 в низкочастотной зоне 8 расширительной камеры закреплен раструб 18.At the end 3 of the expansion chamber along the outlet pipe 5, a resonator is mounted in the form of a sleeve 16, the cavity 17 of which is in communication with the cavity of the low-frequency zone 8 of the expansion chamber. At the edge of the sleeve 16 in the low-frequency zone 8 of the expansion chamber, a bell 18 is fixed.

Глушитель шума работает следующим образом.Silencer works as follows.

Выхлопные газы через входной патрубок 4 сначала попадают в участок перфорированной трубы 9, расположенный в зоне 7 высокочастотного снижения шума. Звуковые волны через отверстия 13 в перфорированной трубе 9 распространяются в зоне 7, заставляя колебаться волокна материала 14. Энергия колебания волокон переходит в тепловую энергию за счет межволоконного трения. Эффективность шумопоглощения в зоне 7 по описываемому принципу работы глушителя пропорциональна частоте звуковой волны таким образом, что в объеме зоны 7 происходит эффективное поглощение волн высокой частоты. Звуковые волны низкой частоты проходят через зону 7, попадают в зону 8, где за счет способности огибать препятствия распространяются по всему объему зоны 8 и попадают в полость 17 гильзы 16. Проходя по полости 17, волны отражаются от торца гильзы 16 и возвращаются в объем зоны 8, где происходит интерференция и взаимное поглощение волн в диапазоне настройки фильтра. Длина гильзы 16 равна 1/4 длины основной гармоники и подбирается индивидуально в каждом случае. В процессе прохождения потока выхлопных газов в перфорированной трубе 9 за счет закругленных кромок 12 отверстий 13 создается периферийная газовая пленка, которая предотвращает завихрения потока на кромках 12 отверстий 13, а бортики 15 отражают напор газового потока на закругленных кромках 12 отверстий 13 и обеспечивают еще более равномерное движение потока выхлопных газов. Затем выхлопные газы, лишенные звуковой энергии, выходят из расширительной камеры и по выходному патрубку 5 поступают в атмосферу или другие элементы выпускной системы.The exhaust gases through the inlet pipe 4 first fall into the section of the perforated pipe 9 located in the zone 7 of the high-frequency noise reduction. Sound waves through the holes 13 in the perforated tube 9 propagate in the zone 7, causing the fibers of the material to vibrate 14. The vibrational energy of the fibers passes into thermal energy due to interfiber friction. The sound absorption efficiency in zone 7 according to the described principle of operation of the muffler is proportional to the frequency of the sound wave in such a way that high-frequency waves are effectively absorbed in the volume of zone 7. Sound waves of low frequency pass through zone 7, fall into zone 8, where due to the ability to go around obstacles propagate throughout the volume of zone 8 and fall into the cavity 17 of the sleeve 16. Passing through the cavity 17, the waves are reflected from the end of the sleeve 16 and return to the volume of the zone 8, where interference and mutual absorption of waves occur in the filter tuning range. The length of the sleeve 16 is equal to 1/4 of the length of the fundamental harmonic and is selected individually in each case. During the passage of the exhaust gas flow in the perforated pipe 9, a peripheral gas film is created due to the rounded edges 12 of the openings 13, which prevents the flow from swirling at the edges 12 of the openings 13, and the sides 15 reflect the pressure of the gas flow at the rounded edges 12 of the openings 13 and provide even more uniform exhaust flow movement. Then the exhaust gases, devoid of sound energy, exit the expansion chamber and through the outlet pipe 5 enter the atmosphere or other elements of the exhaust system.

Технико-экономический эффект состоит в том, что за счет использования принципа диссипативного глушения звука и четвертьволновой фильтрации достигается наилучшее соотношение шумопоглощение-противодавление, что позволяет при прочих равных условиях получить более высокие удельные характеристики двигателей внутреннего сгорания автомобилей, мотоциклов, самолетов и водных судов.The technical and economic effect consists in the fact that due to the use of the principle of dissipative sound suppression and quarter-wave filtering, the best noise absorption-backpressure ratio is achieved, which allows, all other things being equal, to obtain higher specific characteristics of internal combustion engines of cars, motorcycles, aircraft and watercraft.

Claims

1. A silencer containing an expansion chamber, at the ends of which an inlet and outlet pipe is mounted, and a resonator made in the form of a sleeve mounted on the end of the chamber and communicated with its cavity, characterized in that it is provided with a perforated pipe mounted in the expansion chamber connecting between the inlet and outlet pipes, while the edges of the holes on the inner surface of the perforated pipe are rounded, and the expansion chamber is divided into two zones: a zone of high-frequency noise reduction, located from the side of the inlet pipe, in which the material that reduces noise, and the zone of low-frequency noise reduction located on the side of the outlet pipe are placed.

2. The muffler according to claim 1, characterized in that in the zone of low-frequency noise reduction at the portions of the edges of the holes of the perforated pipe located on the side of the outlet pipe, there are bumpers directed outward and towards the inlet pipe.

3. The muffler according to claim 1, characterized in that in the low-frequency zone of the chamber, a bell is fixed at the edge of the sleeve.

4. The muffler according to claim 1, characterized in that the axis of the inlet and outlet nozzles are offset from one another.