SE445573B - Luftrenare vid forbrenningsmotor - Google Patents

Description

8-205103-8 z ”En luftrenare är känd (jämför exempelvis Büssinen R. "Uppslags- bok över fordon", vol. 2, Moskva, 1959, s.273), vilken luft- renares hus är försett med ett förlängt (lângsträckt) luftin- tagsrör med hål, vilka är upptagna radiellt i förhållande till intagsrörets centrumaxel och skilda lika avstånd från varandra utefter hela längden av intagsröret.

Den väsentliga nackdelen med denna kända luftrenare är att de hål, som är anordnade nära huset, liksom "minskar" luftintags- rörets längd och följaktligen ökar den första resonanssväng- ningsfrekvensen hos gasvolymen i luftrenarens hus och intags- röret, vilket försämrar dämpningen inom lågfrekvensområdet.Den praktiska erfarenheten hos ledande fordonstillverkande företag visar, att luftintagsrör med en längd av 300-500 mm och en ko- nicitet av i det närmaste 60 är att föredra för fyrtaktsför- bränningsmotorer från synpunkten för de optimala inmatnings- bullerparametrarna. Nämnda längd och konicitet är just optima- la från synpunkten av inmatningsbullernivåminskningen.

Den andra nackdelen med den kända luftrenaren med förlängt in- tagsrör är en minskning av hållfastheten vid förbindelsestäl- let mellan intagsröret och luftrenarens hus samt en ökning av ytterdimensionerna, vilket i hög grad komplicerar anordnandet av motorns aggregat i transportanordningens (bl.a. fordonets) motorsektion.

Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en luftrenare för en förbränningsmotor, vilken luftrenare gör det möjligt att genom ändring av luftintags- rörets utformning tämligen effektivt dämpa (minska) inmat- ningsbullret och öka hâllfastheten vid förbindelsestället mellan luftintagsröret och huset samtidigt som luftrenaren Ü får mer kompakta ytterdimensioner.

Detta syfte uppnås enligt föreliggande uppfinning medelst en luftrenare vid en förbränningsmotor, vilken luftrenare inne- fattar ett-hus med ett luftintagsrör, som är försett med i u rörväggen uPPtagna häl, varvid det för föreliggande uppfin- 8205103-8 ning utmärkande är att hålen är anordnade i två bälten på var sitt avstånd av 0,14 - 0,26 resp. 0,34 - 0,42 gånger luftintags- rörets längd från dess inlopp.

Det är lämpligt, att varje bälte innefattar minst två hål och att den totala hålytan i varje bälte är 2-4 procent av luftin- tagsrörets medeltvärsnittsyta.

Den så utformade luftrenaren gör det möjligt att tämligen ef- fektivt, funktionssäkert och enkelt minska inmatningsbullerni- vån 4 Det är lämpligt, att luftintagsröret är krökt så att dess me- dellinje åtminstone delvis följer konturen av det cylindriska huset.

En dylik utformning av luftintagsröret bidrar till att öka funktionssäkerheten vid luftintagsrörets infästning vid luft- renarens hus.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bi- fogade ritning, på vilken fig. 1 visar en del av luftrenarens hus och luftintagsröret med två bälten av hål, fig. 2 visar ett snitt längs linjen II-II i fig. 1, fig. 3 visar kurvor över fördelningen av lägre former av trycksvängningar i luft- renarens luftintagsrör, fig. 4 visar ett 1/3 oktavspektrum för bullernivån i luftrenaren enligt uppfinningen och i den kända luftrenaren, vilket spektrum klargör den uppnåeliga effekten, och fig. 5 visar en utföringsform av luftintagsröret, varvid hâllfastheten vid förbindelsestället för luftintagsröret med huset är så hög som möjlig.

Luftrenaren (fig. 1,2) enligt uppfinningen vid en förbränninge- motor innefattar ett hus 1 och ett koniskt, på huset 1 fäst luft- intagsrör 2 med en inloppsändyta 3 och med hål 4 och 5, vilka är anordnade att bilda två bälten 6 resp. 7, som är skilda från luftintagsrörets 2 inloppsändyta 3 med ett avstånd som utgör 0,14 - 0,26 resp. 0,34 - 0,42 av luftintagsrörets 2 10 15. 20 25 30 35 40 8205103-8 “ totala längd.

Den i fig. l visade luftrenaren vid en förbränningsmotor fungerar på följande sätt.

Luft suges in i luftrenaren genom luftintagsrörets 2 inlopps- ändyta 3 och genom de kalibrerade hålen 4 och 5, vilka är grupperade i de båda bältena 6 resp. 7, vilka är skilda från luftintagsrörets 2 inloppsändyta 3 med ett avstånd som utgör 0,14-0,26 resp. 0,34-0,42 av luftintagsrörets 2 totala längd.

Den växelkomposant av luftvolymflödet, som härrör från en volymändring hos motorns cylindrar, när dess inloppsventiler är öppna, försvagas i luftrenarens hus 1, varvid den avsevärt reducerade växelkomposanten strålas genom luftintagsrörets 2 ändyta 3 och genom de båda bältenas 6 och 7 hål 4 resp. 5. I luftintagsröret 2 alstras resonanssvängningar på frekvenser, som bestämmas av sambandet *a_ -l :K-z-ó- S , fk där K = l,.2, 3, ... är tal i den naturliga talserien, a ljudhastigheten, m/s, ¿ luftintagsrörets 2 längd i m., Genomförda försök har visat, att man vid praktiska bullernivåbe- gränsande åtgärder oftast måste minska ljudstrålningsíntensi- teten på luftintagsrörets 2 resonansfrekvenser på de sex första, lägre egensvängningsfrekvenserna (K = 1 - 6). I fig. 3 visas genom försök konstruerade kurvor över trycket i luftintags- röret 2 på dessa resonansfrekvenser (de bildade stående vâgornas svängningsformer) under hänsynstagande till luftintagsrörets 2 aktuella form och dimensioner, huvudsakligen intagsrörets 2 konicitet (4,5 till 6°) samt till inverkan av den till intags- rörets 2 ändar adderade massan. I fig. 3a visas tryckfördel- ningen i den första svängningsformen (K = l), medan i fig. 3b, c, d, e och f visas tryckfördelningen i de andra, tredje, fjärde, femte resp. sjätte svängningsformerna.hos gaspelaren i luftf Hintagsröret 2. Analys av trycksvängningsformerna i luftintags- röret 2 visar, att det mest effektiva sättet att inverka på minskningen av strålningen från luftintagsröret 2 på frekvenser- _...-._..-..._,__..4.__»._ V i _ 10 15 20 25 30 35 40 \.a'l 8205103-8 na fk (för K = 1, ... 6) är att anordna de kalibrerade hålen 4, 5 i två av luftintagsrörets 2 tvärsnittsytor (bältena 6 och 7 av hålen 4 resp. 5). Nämnda båda tvärsnittsytor är skilda från luftintagsrörets 2 ändyta 3 med avståndet som ut- gör 0,14-0,26 resp. 0,34-0,42 av luftintagsrörets 2 totala längd. Det bästa resultatet uppnås när den sammanlagda tvär- snittsytan hos hålen 4, 5 i varje bälte 6 resp. 7 utgör 0,02- 0,04 av luftintagsrörets 2 medeltvärsnittsyta. Om den samman- lagda tvärsnittsytan är mindre än 0,02 av intagsrörets 2 medel- tvärsnittsyta dämpas tryckpulserna icke effektivt. Om den sammanlagda tvärsnittsytan är större än 0,04 av medeltvär- snittsytan, elimineras (inaktiveras) luftintagsrörets 2 änd- avsnitt (från bältet 7 till ändytan 3), vilket minskar dämp- ningsgraden för lågfrekvent buller. Anordnandet av bältena 6 och 7 av hålen 4 resp. 5 i nämnda zoner bidrar till att effektivt dämpa resonanstrycksvängningarna i luftintagsröret 2 vid de stående vågornas lägre former och följaktligen till att godtag- D bart och funktionssäkert dämpa inmatningsbullret, vilket klar- göres av fig. 4, där en heldragen linje m visar ett inmatnings- bullerspektrum för luftrenaren med ett luftintagsrör 2 utan hålen 4 och 5, medan en streckad linje n visar inmatningsbuller- spektrumet för luftrenaren med luftintagsröret 2 med hålen 4, 5 enligt uppfinningen. Man kan se, att upptagandet av hålen 4, 5 bidrar till att minska inmatningsbullret med 3-10 db inom ett frekvensområde av från 315 till 1600 Hz. De genomförda försöken visar, att ökningen av antalen bälten 6, 7 av hålen 4 resp. 5 i luftintagsröret 2 resulterar i en ineffektiv dämpning av den första lägre resonanssvängningsformen hos ett system, som innefattar utrymmet i huset 1 hos luftrenaren med luftintags- röret 2 på grund av att den lägre egensvängningsfrekvensen blir högre. Dessutom blir luftrenaren mer arbetskrävande att fram- ställa.

För att dels öka hållfastheten vid förbindelsestället mellan luftintagsröret 2 och luftrenarens hus och dels göra luftrenaren kompakt är det lämpligt, att ett luftintagsrör 2' icke är rakt utan är krökt.på ett sådant sätt, att luftintagsrörets 2' centrum- axel i det närmaste'1iknar konturen för luftrenarens hus 1, för vilket ändamål luftintagsröret 22 såsom fig. 5 visar är vill- korligt uppdelat i tvâ delar, dvs. en inloppsdel 8 och en an- slutningsdel 9. Inloppsdelen 8 utformas företrädesvis så, 10 15 20 25 30 8205103-8 6 att dess geometriska axel ligger på en omkrets, vars radie utgör l,2-2,5 av radien hos basytan hos husets l cylinder, varvid om- kretsens mittpunkt sammanfaller med centrum för basytan hos kammarens 1 cylinder. Anslutningsdelen 9, som är avsedd att förbinda inloppsdelen 8 med luftrenarens kammare l, är så ut- formad, att dess geometriska axel ligger på en cirkel, vars mittpunkt ligger vid en skärningspunkt mellan en generatris (en s.k. styrlinje) för kammarens l cirkulära cylinder och en sammanbindningslinje a-a mellan inloppsdelen 8 och anslut- ningsdelen 9, vilken sammanbindningslinje går genom centrum för kammarens l basyta. När motorn arbetar, utsättes luft- renarens kammare l tillsammans med luftintagsröret 2' för svängningsexcitering vid motorsidan. Hållfastheten bestämmes av i förbindelseställets tvärsnitt uppträdande exciterings- moment, vilka är beroende av avståndet från punkter på luftin- tagsröret 2 till tvärsnittet samt av själva tvärsnittets håll- fasthet. Om luftintagsröret 2 är rakt, såsom fig. 1 visar, ut- sättes tvärsnittet endast för böjbelastningar, varvid endast tvärsnittets övre och undre delar är verksamma. I den i fig. 5 visade utföringsformen överföres momentens'större del, i form av vridmoment, till luftrenarens hus l. Tvärsnittet utsättes för torsionskrafter, varvid tvärsnittets alla delar är verk- Samma.

Om luftintagsrören 2 och 2' uppvisar samma vikt och lika längd, alstras lägre spänningar vid förbindelsestället mellan luft- intagsröret 2' och luftrenarens hus l.

Samtliga omständigheter gör det möjligt att minska inmatnings- bullernivân och öka systemets hållfasthet, när systemet sväng- ningsmässigt exciteras från motorn. Samtidigt får luftrenaren högst kompaktadimensioner. Alltså uppnås de med uppfinningen av- sedda syftena.

VVVV .__..._-.

Claims (4)

10 15 T a2os1oz-s Patentkrav

1. Luftrenare för förbränningsmctor, innefattande ett hus (1) med ett luftintagsrör (2) försett med i rörväggen upptagna hål (4, 5), k ä n n e t e c k n a d av att hålen (4, 5) är anordnade i tvâ bälten (6, 7) på var sitt avstånd av 0,14 - 0,26 resp. 0,34 - 0,42 gånger luftintagsrörets (2) längd från dess inlopp (3).

2. Luftrenare enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att varje bälte (6, 7) innefattar minst tvâ hål (4, 5).

3. Luftrenare enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d av att totala hâlytan i varje bälte (6 resp. 7) är 2 - 4 procent av luftintagsrörets (2) medeltvärsnittyta.

4. Luftrenare enligt något av patentkraven 1 - 3, k ä n - n e t e c k n a d av att luftintagsröret (2) är krökt så att dess medellinje åtminstone delvis följer konturen av det cylindriska huset (1).