RU2445505C1

RU2445505C1 - Silencer of active type for motor-and-tractor engines

Info

Publication number: RU2445505C1
Application number: RU2010131485/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Иванович Поливаев (RU); Олег Иванович Поливаев; Алексей Николаевич Кузнецов (RU); Алексей Николаевич Кузнецов
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2012-03-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: silencer of active type for motor-and-tractor engines consists of the housing including front and rear parts. Coaxially to the housing axis on support plate there installed is a dynamic with formation of a gap between housing and diffuser of the value which is not less than that chosen from condition (0.2-0.15)*d_h, where d_h - inner housing diameter. On rear side the dynamic is equipped with the casing provided with the possibility of connecting its inner cavity to inlet engine manifold.

EFFECT: increasing operating efficiency of silencer and service life of dynamic.

1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к двигателестроению, и может быть использовано в системах впуска и выпуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС) для активного подавления шума.The invention relates to mechanical engineering, mainly to engine building, and can be used in intake and exhaust systems of internal combustion engines (ICE) for active noise suppression.

Пассивные глушители традиционно используются для сокращения уровня звука, распространяющегося по трубам или каналам. Пассивные глушители обычно имеют перегородки, расширительные камеры или адсорбирующий материал и достаточно хорошо заглушают высокие и средние частотные составляющие шума, но в низкочастотном диапазоне (ниже 500 Гц) они слабо эффективны. В тоже время пассивные глушители зачастую создают неприемлемо большое сопротивление потоку газов проходящих через них, в результате этого теряется эффективность работы вентиляционных установок, снижается мощность двигателя и т.д.Passive silencers are traditionally used to reduce the level of sound propagating through pipes or ducts. Passive silencers usually have baffles, expansion chambers or absorbent material and drown out the high and medium frequency components of noise quite well, but in the low-frequency range (below 500 Hz) they are weakly effective. At the same time, passive silencers often create unacceptably high resistance to the flow of gases passing through them, as a result of this, the efficiency of ventilation systems is lost, engine power is reduced, etc.

В общем спектре излучения шума выхлопа ДВС наиболее высокие амплитуды наблюдаются в низкочастотном диапазоне. Для того чтобы пассивные глушители эффективно работали в этом диапазоне необходимо применение дорогостоящих материалов или существенное увеличение габаритов последних. Этих недостатков лишены глушители активного типа.In the general emission spectrum of ICE exhaust noise, the highest amplitudes are observed in the low-frequency range. In order for passive silencers to work effectively in this range, the use of expensive materials or a significant increase in the dimensions of the latter are necessary. These disadvantages are deprived of active type silencers.

Известен глушитель активного типа (описание к патенту СА №2147209, МПК 6 G10K, 11/178). Глушитель активного типа содержит корпус, включающий фронтальную часть, в которой устанавливаются входной датчик (например, микрофоны) и пассивный глушитель адсорбционного типа, и тыловую часть, в которой расположены активные динамики (симметрично друг к оси глушителя) и датчик ошибки, осуществляющий обратную связь. Входное отверстие располагается во фронтальной части корпуса, выходное - в тыловой части.Known active type silencer (description to patent CA No. 2147209, IPC 6 G10K, 11/178). The active type silencer contains a housing including a frontal part in which an input sensor (for example, microphones) and an adsorption-type passive silencer are installed, and a rear part in which active speakers are located (symmetrically to each axis of the silencer) and an error sensor that provides feedback. The inlet is located in the front of the case, the outlet in the rear.

Недостатками известного устройства является низкий ресурс динамика вследствие воздействия высоких температур и взаимодействия с потоком газов, а также низкий уровень шумоподавления из-за интерференции звуковых волн, создаваемых активными динамиками, установленными симметрично оси корпуса с целью гашения нежелательных вибраций.The disadvantages of the known device are the low speaker resource due to the influence of high temperatures and interaction with the gas flow, as well as the low noise reduction due to the interference of sound waves generated by active speakers installed symmetrically to the axis of the body to damp unwanted vibrations.

Задача изобретения - создание глушителя активного типа, активные органы которого совместимы с условиями выхлопных систем ДВС и который может быть включен в массовое производство автотранспортных средств.The objective of the invention is the creation of an active type silencer, the active organs of which are compatible with the conditions of the ICE exhaust systems and which can be included in the mass production of motor vehicles.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы глушителя активного типа и увеличение ресурса работы динамика.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the active type silencer and increase the service life of the speaker.

Технический результат достигается тем, что в глушителе активного типа для автотракторных двигателей, содержащем размещенный в корпусе управляемый динамик, последний обращен диффузором к фронтальной части корпуса и установлен на опорной пластине, с образованием зазора между корпусом и диффузором не менее (0,2-0,15)·d_к, где d_к - внутренний диаметр корпуса, при этом с тыльной стороны динамик снабжен кожухом, выполненным с возможностью соединения его внутренней полости с впускным коллектором двигателя.The technical result is achieved by the fact that in an active type silencer for tractor engines containing a controlled speaker located in the housing, the latter faces the front of the housing with a diffuser and is mounted on the base plate, with a gap between the body and the diffuser of at least (0.2-0, 15) · d _k , where d _k is the inner diameter of the housing, while on the back side the speaker is equipped with a casing made with the possibility of connecting its inner cavity to the intake manifold of the engine.

Как правило, в спектре шума выхлопа преобладающей является первая гармоника с наибольшей амплитудой. Для достижения максимального эффекта ослабления необходимо, чтобы сгенерированный сигнал обладал одинаковой с ней амплитудой и находился в противофазе. Размещение активного динамика соосно оси корпуса повышает эффективность шумоподавления за счет генерации звуковых волн, противоположных по направлению движения потока газов, и изменения направления этого потока в дальнейшем.As a rule, the first harmonic with the largest amplitude is predominant in the spectrum of exhaust noise. To achieve the maximum attenuation effect, it is necessary that the generated signal has the same amplitude with it and is in antiphase. Placing the active speaker coaxially with the axis of the casing increases the noise reduction efficiency due to the generation of sound waves opposite in the direction of gas flow, and a change in the direction of this flow in the future.

Известно, что колебания давления во впускном и выпускном коллекторе двигателей происходят практически в противофазе. При работе активный динамик фронтальной частью образует сигнал, который должен аннулировать шум выхлопа, одновременно тыльной стороной генерирует обратный сигнал в противоположном направлении. Эти обратные сигналы используются для активного подавления шума, образуемого процессом впуска, посредством соединения полости между тыльной стороной динамика и кожухом с впускным коллектором двигателя. Длина соединительного патрубка определяется экспериментально для достижения наилучших результатов глушения.It is known that pressure fluctuations in the intake and exhaust manifolds of engines occur almost in antiphase. During operation, the active speaker generates a signal on the front side, which should cancel the exhaust noise, while at the same time the back side generates a return signal in the opposite direction. These feedback signals are used to actively suppress the noise generated by the intake process by connecting the cavity between the back of the speaker and the housing to the intake manifold of the engine. The length of the connecting pipe is determined experimentally to achieve the best jamming results.

При выполнении глушителя необходимо обеспечить зазор между корпусом и диффузором не менее (0,2-0,15)·d_к, где d_к - внутренний диаметр корпуса. Это обусловлено оптимальностью потерь давления в глушителе, не приводящих к существенному снижению мощности двигателя.When performing a silencer, it is necessary to provide a clearance between the body and the diffuser of at least (0.2-0.15) · d _k , where d _k is the internal diameter of the body. This is due to the optimal pressure loss in the muffler, not leading to a significant reduction in engine power.

На схеме изображен общий вид глушителя активного типа для автотракторных двигателей.The diagram shows a general view of an active type silencer for automotive engines.

Глушитель активного типа содержит корпус, состоящий из фронтальной 2 и тыловой 6 частей, динамика 4, подвес 11 которого выполнен в виде гофрированной металлической мембраны, а диффузор 12 покрывается тонким слоем полимерной пленки, устойчивой к воздействию высоких температур, располагающегося на опорной пластине 3 и снабженного кожухом 5, входного датчика 1 и датчика ошибки 7, блока управления 8 и отвода 9, соединяющего полость 10 между тыловой частью динамика и защитным кожухом с впускным коллектором двигателя (не показан).The active type silencer comprises a housing consisting of a front 2 and a rear 6 parts, a speaker 4, the suspension 11 of which is made in the form of a corrugated metal membrane, and the diffuser 12 is coated with a thin layer of a polymer film resistant to high temperatures, located on the base plate 3 and provided casing 5, the input sensor 1 and the error sensor 7, the control unit 8 and the outlet 9 connecting the cavity 10 between the rear of the speaker and the protective casing with the intake manifold of the engine (not shown).

Глушитель активного типа работает следующим образом.Active type silencer operates as follows.

Шум, создаваемый потоком газов при выхлопе ДВС, улавливается входным датчиком 1, который поставляет сигналы к блоку управления, где сигнал инвертируется, усиливается и подается через усилитель в активный динамик 4. Сигнал, подаваемый в динамик, должен создавать звуковую волну, равнозначную шуму по амплитуде, но противоположную по фазе, вследствие чего происходит интерференция и аннулирование волн. Датчик ошибки 7 необходим для корректировки сигнала активного динамика 4, при возникновении нежелательной обратной связи между динамиком 4 и входным датчиком 1. Через отвод 9 звуковые колебания, образуемые тыльной стороной динамика, передаются во впускной коллектор двигателя.The noise generated by the gas flow during the exhaust of the internal combustion engine is captured by the input sensor 1, which delivers the signals to the control unit, where the signal is inverted, amplified and fed through the amplifier to the active speaker 4. The signal supplied to the speaker should create a sound wave equal to the noise in amplitude , but the opposite in phase, as a result of which interference and cancellation of waves occur. Error sensor 7 is necessary to correct the signal of the active speaker 4, in the event of unwanted feedback between the speaker 4 and the input sensor 1. Through the tap 9, the sound vibrations generated by the back of the speaker are transmitted to the engine intake manifold.

Claims

Active type silencer for automotive engines, including a controlled speaker located in a housing consisting of a front and rear parts, characterized in that the speaker faces the front of the housing with a diffuser and is mounted on a support plate with a gap between the housing and the diffuser of at least the size selected from the condition (0.2-0.15) · d _k , where d _k is the inner diameter of the housing, and on the back side the speaker is equipped with a casing made with the possibility of connecting its internal cavity to the intake manifold of the engine.