SE522546C2

SE522546C2 - Device for attenuating resonance in a pipeline

Info

Publication number: SE522546C2
Application number: SE0100585A
Authority: SE
Inventors: Gert-Ove Wahlstroem; Bjoern Henriksson
Original assignee: Volvo Lastvagnar Ab
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2004-02-17
Also published as: SE0100585D0; JP2004519575A; SE0100585L; WO2002066798A1; BR0207389A; US20040104071A1; EP1373689A1; JP4159032B2

Abstract

Method and apparatus for damping resonance in a conduit (10) utilized for transporting exhaust gases from an internal combustion engine. The resonance is damped by virtue of the conduit (10) being provided with at least one perforation (14) located at a distance from the outlet end (11) of the conduit.

Description

522 546 = REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Ett ändamål med uppfinningen är därför att åstadkomma en anordning som löser detta problem, utan nämnvärd fördyring eller ökning av kostnader. DISCLOSURE OF THE INVENTION: An object of the invention is therefore to provide a device which solves this problem, without appreciable increase in cost or increase of costs.

För detta ändamål kännetecknas anordningen enligt uppfinningen av att rörledningen är försedd med åtminstone en på avstånd från rörledningens yttre ände ) belägen perforering. Genom denna utformning av 10 anordningen åstadkommes på enkelt sätt en effektiv minskning av resonansnivån.For this purpose, the device according to the invention is characterized in that the pipeline is provided with at least one perforation located at a distance from the outer end of the pipeline. By this design of the device an effective reduction of the resonance level is achieved in a simple manner.

Fördelaktiga utföringsexempel av uppfinningen framgår av de efterföljande, osjälvständiga patentkraven. 15 KORT BESKRIVNING AV FIGURER Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande, med hänvisning till utföringsexempel som visas på de bifogade ritningarna, varvid 20 FIG l schematiskt i planvy visar ett parti av en enligt en första variant av uppfinningen utformad ) rörledning, FIG 2 är ett längdsnitt genom ett parti av en enligt en andra variant av uppfinningen utformad 25 rörledning, FIG 3 är ett längdsnitt genom ett parti av en enligt en tredje variant av uppfinningen utformad Ä rörledning, -5 FIG 4-5 visar modifieringar av den i Fig 2 visade . 30 varianten av uppfinningen, och iﬁf FIG 6-7 visar en del av rörledningens plåtvägg i snitt 2:2: respektive planvy med exempel på olika perforeringar. :vann 522 546 :ß§ﬁ::e:@ëﬁ«ifï%' BESKRIVNING AV UTFÖRINGSEXEMPEL: Uppfinningen avser en anordning som kan appliceras på avgas- och ljuddämparsystem vid olika typer av förbränningsmotorer, till exempel motorer som arbetar 5 enligt Otto-, Diesel- eller Vankelprincipen. Motorn kan vara placerad på ett fordon, t.ex. en personbil, en lastbil, ett arbetsfordon eller ett fartyg.Advantageous embodiments of the invention appear from the following, dependent claims. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in more detail in the following, with reference to exemplary embodiments shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 schematically shows in plan view a portion of a pipeline designed according to a first variant of the invention, Fig. 2 is a longitudinal section through a portion of a pipeline formed according to a second variant of the invention, Fig. 3 is a longitudinal section through a portion of a pipeline formed according to a third variant of the invention, Figs. 4-5 show modifications of the pipe shown in Fig. 2. . Variant of the invention, and in Figs. 6-7 shows a part of the sheet metal plate wall in section 2: 2: respective plan view with examples of different perforations. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS: The invention relates to a device which can be applied to exhaust and muffler systems in various types of internal combustion engines, for example engines operating according to Otto-, Diesel or Vankel principle. The engine can be located on a vehicle, e.g. a car, a truck, a work vehicle or a ship.

Uppfinningen kan även tillämpas på fasta motor- ) installationer såsom motordrivna elkraftverk och 10 liknande. Anordningen kan därvid placeras vid olika positioner längs de rörpartier som ingår i motorns ) avgas- och ljuddämparsystem. Ett sådant rörparti kan exempelvis bilda det slutrör som transporterar avgaser från en ljuddämparburk ut till omgivningen. 15 Fig 1 visar ett i huvudsakligen rät vinkel krökt rörparti 10 med utloppsände 11 och inloppsände 12, vars vägg 13 uppvisar en perforering 14 vid krökens insida.The invention can also be applied to fixed motor installations such as motor-driven electric power plants and the like. The device can then be placed at different positions along the pipe sections which are included in the engine's exhaust and muffler system. Such a pipe section can, for example, form the end pipe which transports exhaust gases from a muffler can out to the surroundings. Fig. 1 shows a substantially right angle curved pipe portion 10 with outlet end 11 and inlet end 12, the wall 13 of which has a perforation 14 at the inside of the bend.

Perforeringen förbinder den inre volymen i röret med 20 omgivningen. När rörpartiet är monterat i ett avgassystem, t.ex. som slutrör, och ett pulserande avgasflöde passerar genom rörpartiet, kan resonans uppstå. En del av ljudtrycket i denna resonans kan läcka ut till omgivningen via perforeringen 14. Detta innebär 25 att resonansens storlek reduceras. Därigenom kommer det utläckande ljudet, både ur mynningen och genom '» : perforeringen, att ske från en betydligt lägre ljudtrycksnivà. Således kommer totalt sett en mindre Def mängd ljud att utstrålas till omgivningen från avgas- :-Ü: 30 systemet.The perforation connects the internal volume of the tube to the environment. When the pipe section is mounted in an exhaust system, e.g. as a final pipe, and a pulsating exhaust gas flow passes through the pipe section, resonance can occur. Some of the sound pressure in this resonance can leak to the surroundings via the perforation 14. This means that the size of the resonance is reduced. As a result, the leaking sound, both from the mouth and through the perforation, will take place from a much lower sound pressure level. Thus, overall, a smaller Def amount of noise will be emitted to the environment from the exhaust system.

Avgasutsläpp genom perforeringen 14 kan undvikas, eftersom denna är placerad vid en del av flödespassagen »1;|, u u uuu u u uu u uu uu uu uuuu u u u u u u u u u u uu u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u u uuu uuu uu u u u uu u u u u u u u u u u uu u u u u u u u u u u u u u u uu uuu uu uuuu uuuu uu u där det statiska trycket är jämförelsevis lägre än vid andra delar av passagen.Exhaust emissions through the perforation 14 can be avoided, since this is disposed at a part of the flow passage »1; |, uu uuu uu uu u uu uu uu uuuu uuuuuuuuuu uu uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuu uuuu UUU UUU UU U U U UU uuuuuuuuuu uu uuuuuuuuuuuuuu UU U U U UU uuuu uuuu uu u where the static pressure is comparatively lower than at other parts of the passage.

Fig. 2 visar i större skala ett alternativt utförande 5 av uppfinningen, vid vilket ett antal perforeringar 14 är utförda i rörväggen 13 på en rörsektion 10 med ett parti lOa med en något förminskad flödesarea. Härvid kommer strömmningshastigheten att öka inom detta parti ) med en minskning av det statiska trycket i röret som 10 följd, vilket innebär att omgivande luft kan sugas in i röret genom perforeringarna utan att avgaser läcker ut.Fig. 2 shows on a larger scale an alternative embodiment 5 of the invention, in which a number of perforations 14 are made in the pipe wall 13 on a pipe section 10 with a portion 10a with a slightly reduced flow area. In this case, the flow rate will increase within this portion) with a decrease in the static pressure in the pipe as a result, which means that ambient air can be sucked into the pipe through the perforations without exhaust gases leaking out.

Fig. 3 visar ytterligare en variant av uppfinningen, där en inbuktning 15 har gjorts i rörväggen 13, på så 15 sätt att en minskning av flödesarean har erhållits i denna del. Nedströms inbuktningen 15 bildar rörväggen ett huvudsakligen vinkelrätt steg 16 ut till det normala tvärsnittet. En perforering 14 är placerad pà nedströmssidan av detta steg. Ett avgasflöde genom 20 rörsektionen i Fig. 3 kommer att öka sin flödeshastighet vid inbuktningen 15. Det reducerade ) trycket kommer att dra in luft från rörets omgivning via perforeringen 14. ) 25 Ett annat sätt att undvika läckage av avgaser via en perforering kan vara att introducera ett delvis ljudgenomsläppligt material som skall tjänstgöra som flödesmotstånd. Detta material kan appliceras utanpå If- röret, inne i röret eller i själva perforeringarna. :ff 30 Materialet kan bestå av stål, annan metall, glasfiber, hi- textilmaterial, keramik och så vidare. Materialet kan exempelvis ha en struktur som nät, ostrukturerad eller strukturerad väv samt poröst media. »uuøu Fig. 4 visar en. modifiering av uppfinningen där en enligt Fig. 2 utformad rörledning har försetts med en yttre hylsa 17 som täcker perforeringarna och är försedd med ett större antal små perforeringar 18. 5 Ändamålet med den yttre hylsan 17 är huvudsakligen att ”dölja” perforeringarna 14. Den yttre hylsan 17 ger även en viss dämpning av ljudläckage via perforer- ingarna 14. Detta läckage kan dämpas ytterligare genom ) att ett utrymme 19 mellan rörledningen 10 och den yttre 10 hylsan fylls med ett lämpligt dämpningsmaterial, t.ex. mineralull.Fig. 3 shows a further variant of the invention, where a indentation 15 has been made in the pipe wall 13, in such a way that a reduction of the flow area has been obtained in this part. Downstream of the indentation 15, the pipe wall forms a substantially perpendicular step 16 out to the normal cross-section. A perforation 14 is located on the downstream side of this step. An exhaust flow through the pipe section in Fig. 3 will increase its flow rate at the indentation 15. The reduced pressure will draw in air from the surroundings of the pipe via the perforation 14. Another way to avoid leakage of exhaust gases via a perforation may be to introduce a partially sound-permeable material to serve as a flow resistor. This material can be applied on the outside of the If pipe, inside the pipe or in the perforations themselves. : ff 30 The material can consist of steel, other metal, fiberglass, hi-textile material, ceramics and so on. The material may, for example, have a structure such as mesh, unstructured or structured fabric and porous media. »Uuøu Fig. 4 shows a. modification of the invention where a pipeline formed according to Fig. 2 has been provided with an outer sleeve 17 covering the perforations and is provided with a larger number of small perforations 18. The purpose of the outer sleeve 17 is mainly to "hide" the perforations 14. The outer the sleeve 17 also provides a certain attenuation of sound leakage via the perforations 14. This leakage can be further attenuated by filling a space 19 between the pipeline 10 and the outer sleeve 10 with a suitable attenuation material, e.g. mineral wool.

Fig. 5 visar ytterligare en modifiering av uppfinningen där en enligt Fig. 2 utformad rörledning har försetts 15 med en invändig manschett av ljudgenomsläpplig fiberväv.Fig. 5 shows a further modification of the invention where a pipeline designed according to Fig. 2 has been provided with an internal sleeve of sound-permeable fibrous fabric.

Såsom framgår av Fig. 6 och 7 kan perforeringarna 14 vara utförda på ett flertal olika sätt. Ett hål som 20 vanligtvis är gjort i någon geometrisk form, t ex runt, fyrkantigt, V-format, slitsformat eller vilken annan ) form som helst innefattas av uppfinningen.As can be seen from Figs. 6 and 7, the perforations 14 can be made in a number of different ways. A hole which is usually made in any geometric shape, for example round, square, V-shaped, slit-shaped or any other shape is encompassed by the invention.

Uppfinningen skall inte anses vara begränsad till de 25 ovan. beskrivna utföringsexemplen, utan en rad ytter- ligare varianter och nmdifikationer är tänkbara inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempelvis kan anordningen enligt uppfinningen omfatta en kombination :IE av flera i serie eller parallellt ordnade rörpartier 15:* 30 10. 1.11: 522 546 The invention should not be construed as limited to the above. described exemplary embodiments, without a number of further variants and nmdifications are conceivable within the scope of the appended claims. For example, the device according to the invention may comprise a combination: IE of several pipe sections arranged in series or in parallel 15: * 30 10. 1.11: 522 546

Claims

10 15 20 25 30 522 546 6 PATENT REQUIREMENTS

A device for damping resonance in a pipeline (10) for transporting exhaust gases from an internal combustion engine, (10) at a distance from the outer end of the pipeline (II) perforation (14) (10) with a pressure a bit downstream of the perforation, the pipeline is provided with at least one located at a point in the pipeline comparatively lower static pressure than characterized in that the perforation (14) forms an acoustic connection between the interior of the pipeline (10) and the surrounding atmosphere.

Device according to claim 1, characterized in that the statically lower pressure in the vicinity of the perforation (14) is achieved by means of a reduction of the cross section of the pipeline.

Device according to claim 2, characterized in that the cross section is that the reduction of the pipeline (14) is designed as a venturi.

4. Device according to claim 3, characterized in that the pipe portion (10a) formed as a venturi is lined on the outside with a sound-absorbing material.

Device according to claim 4, k ä n n e t e c k n a d thereof, 10 15 20 .- ',, | | O! that the sound-absorbing material is covered by a perforated sheet (17).

Device according to claim 1, characterized in that the static (14) lower pressure in the vicinity of the perforation is produced by means of a change of direction of the gas flow in the pipeline.

7. Device according to claim 6, characterized in that the change of direction of the gas flow is effected by means of a curvature of the pipeline.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that (14) the conduits are covered by means of a sound-through (10) inside or outside perforated fabric (20).