UA76647C2

UA76647C2 - Silencer of combustion engine exhaust noise

Info

Publication number: UA76647C2
Application number: UAA200500029A
Authority: UA
Inventors: Andrei Ivanovych Shyshko; Andrei Vladimirov Krishkievich
Original assignee: Res Republicain Unitary Entpr
Priority date: 2005-01-04
Filing date: 2005-01-04
Publication date: 2006-08-15

Abstract

A silencer of combustion engine exhaust noise has a body arranged as ellipsoid with front and back end walls and with inlet and outlet branch pipes, transverse partitions dividing the body to chambers and noise-absorbing material, for instance, basalt fiber filling the inner cavity adjoining the outer wall of the body. The body of the silencer has doubled walls, at the side of inlet or aerodynamic flow there are formed four sequential chambers: the first active chamber, the first reactive chamber, the second reactive chamber, second active chamber, inlet and outlet branch pipes are placed non-coaxially and are fixed with one end on the front end wall of the body. The inlet branch pipe is made perforated in the places of its pass through the first active and the second reactive chamber and at the side of the back end wall is has perforated plug, and inside the first reactive chamber symmetrically and at both sides of the long axis of the body two cylindrical perforated pipes are installed, with perforated plugs at the side of the front end wall. The third in direction of inlet flow of aerodynamic flow partition is made perforated. Behind the surface of perforation of active chambers of the silencer brass wall or layer of compacted metal stainless chip is placed.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід належить до машинобудування й може бути використаний для зниження рівня шуму відпрацьованих 2 газів як глушник для двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), зокрема, у випускних трактах ДВЗ на автобусах.The invention belongs to mechanical engineering and can be used to reduce the noise level of exhaust gases as a muffler for internal combustion engines (ICEs), in particular, in the exhaust tracts of internal combustion engines on buses.

Відомий глушник для двигуна внутрішнього згоряння, який містить корпус із установленою в ньому перфорованою трубою визначеного діаметра 4, обгорненою шумопоглинальним матеріалом. Корпус глушника виконано з циліндричним, або овальним, або многокутним перерізом, а шумопоглинальний матеріал виконано у вигляді скляного волокна і/або базальтового волокна, і/або скляної сітки, і/або полімерної плівки. У корпусі 70 установлені не менше однієї перфорованої перегородки, а перфорована труба діаметром 4 оточена додатковим перфорованим циліндричним корпусом. |(Патент РФ Мо2183277, МПК Б 01М 1/10, "Глушник для двигуна внутрішнього згоряння", опубл. 10.06. 2002р.|.A muffler for an internal combustion engine is known, which contains a housing with a perforated pipe of a certain diameter 4, wrapped in a noise-absorbing material, installed in it. The muffler body is made with a cylindrical, or oval, or polygonal cross-section, and the noise-absorbing material is made in the form of glass fiber and/or basalt fiber, and/or glass mesh, and/or polymer film. At least one perforated partition is installed in the housing 70, and the perforated pipe with a diameter of 4 is surrounded by an additional perforated cylindrical housing. |(Russian Patent Mo2183277, MPK B 01M 1/10, "Muffler for an internal combustion engine", published June 10, 2002).

Недоліком даної конструкції глушника є його невисока ефективність шумоглушіння з-за глушіння вузького спектра звукових хвиль, а саме, тільки високої частоти звуку. 12 Найбільш близьким по технічній сутності й результатові, що досягається, є глушник шуму випуску двигуна внутрішнього згоряння, який містить корпус із співвісними впускним та випускним патрубками. |Патент РФThe disadvantage of this muffler design is its low noise suppression efficiency due to the suppression of a narrow spectrum of sound waves, namely, only high-frequency sound. 12 The closest in terms of technical essence and the result that is achieved is an internal combustion engine exhaust muffler, which contains a housing with coaxial inlet and outlet nozzles. Patent of the Russian Federation

Мо2189461, МПК Р 01М 1/10 "Глушник шуму випуску двигуна внутрішнього згоряння", опубл. 20.09. 2002р..Mo2189461, MPK R 01M 1/10 "Internal combustion engine exhaust noise muffler", publ. 20.09. 2002..

У корпусі співвісно впускному та випускному патрубкам установлена внутрішня поздовжня перфорована труба з розміщеними в ній поперечними перфорованими перегородками, що поділяють корпус на розширювальні камери. Порожнина між корпусом глушника та внутрішньою перфорованою трубою заповнена шумопоглинальним матеріалом, наприклад, базальтовим волокном. Розміщення отворів перфорації, діаметри отворів у перегородках та їхня кількість пов'язані між собою математичними залежностями.An internal longitudinal perforated pipe with transverse perforated partitions placed in it, dividing the housing into expansion chambers, is installed in the housing coaxially with the inlet and outlet nozzles. The cavity between the muffler body and the inner perforated pipe is filled with noise-absorbing material, for example, basalt fiber. The location of the perforation holes, the diameters of the holes in the partitions and their number are connected by mathematical dependencies.

Недоліком даної конструкції глушника є те, що внаслідок малого протитиску, створюваного глушником потоку відпрацьованих газів, шумоїзолююча спроможність глушника буде недостатньою. Через те що даний глушник с виконано прохідним, у ньому не використано принцип лабіринтового глушника й закон інтерференції, що тягнеза (3 собою низьку ефективність глушіння звуку.The disadvantage of this design of the muffler is that due to the small back pressure created by the muffler of the flow of exhaust gases, the sound-insulating capacity of the muffler will be insufficient. Due to the fact that this muffler is made through, it does not use the principle of a labyrinth muffler and the law of interference, which entails (3) low efficiency of sound suppression.

Задачею заявленого винаходу є підвищення ефективності глушіння шуму випуску двигуна внутрішнього згоряння.The objective of the claimed invention is to increase the effectiveness of noise suppression of the internal combustion engine exhaust.

Технічний результат полягає в зниженні протитиску, створюваного глушником потоку газу при одночасному - підвищенні експлуатаційних властивостей глушника, що забезпечується шляхом раціональної організації «Її газового потоку й теплообміну, а також оптимального розміщення й виконання основних елементів глушника.The technical result consists in reducing the back pressure created by the muffler of the gas flow while at the same time - increasing the operational properties of the muffler, which is ensured by rational organization of its gas flow and heat exchange, as well as optimal placement and execution of the main elements of the muffler.

Поставлена задача досягається за рахунок того, що в глушнику шуму випуску двигуна внутрішнього згоряння, о який містить корпус з передньою та задньою торцевими стінками та з впускним та випускним патрубками, Ге) поперечні перегородки, що поділяють корпус на камери, і шумопоглинальний матеріал, наприклад, базальтове волокно, що заповнює внутрішню порожнину, яка примикає до зовнішньої стінки корпусу, новим є те, що корпус - виконано у формі еліпсоїда, із подвійними стінками, із боку впуску агродинамічного потоку в корпусі створені чотири послідовні камери: перша активна камера, перша реактивна камера, друга реактивна камера, друга активна камера, впускний та випускний патрубки розміщені неспіввісно й закріплені одним кінцем на передній « торцевій стінці корпусу, при цьому впускний патрубок виконано перфорованим у місцях його проходження через З 50 першу активну та другу реактивну камери і з боку задньої торцевої стінки містить перфоровану заглушку, а с всередині першої реактивної камери симетрично й по обидва боки від поздовжньої осі корпусу установлені двіThe task is achieved due to the fact that in the muffler of the exhaust noise of the internal combustion engine, which contains a housing with front and rear end walls and with inlet and outlet nozzles, Ge) transverse partitions dividing the housing into chambers, and noise-absorbing material, for example, basalt fiber filling the internal cavity adjacent to the outer wall of the housing, the new thing is that the housing is made in the form of an ellipsoid, with double walls, on the side of the agrodynamic flow inlet, four consecutive chambers are created in the housing: the first active chamber, the first reactive chamber , the second jet chamber, the second active chamber, the inlet and outlet nozzles are placed unevenly and fixed at one end on the front end wall of the case, while the inlet nozzle is perforated in the places where it passes through the Z 50 first active and second jet chambers and on the side of the rear end walls contains a perforated plug, and c inside the first reactive chamber two are installed symmetrically and on both sides of the longitudinal axis of the case

Із» циліндричні перфоровані труби з перфорованими заглушками з боку передньої торцевої стінки, при цьому третя по ходу впуску аеродинамічного потоку перегородка виконана перфорованою.From" cylindrical perforated pipes with perforated plugs on the side of the front end wall, while the third partition in the direction of the aerodynamic flow inlet is perforated.

Ефективність шумоглушіння підвищується, коли за поверхнею перфорації активних камер глушителя розміщена латунна стінка або шар спресованої металевої нержавіючої стружки. і Сукупність заявлених вузлів і деталей і їхнє взаємне розміщення в пристрої дозволяють досягти високоїThe effectiveness of noise reduction is increased when a brass wall or a layer of compressed stainless metal shavings is placed behind the perforation surface of the active silencer chambers. and The totality of the declared nodes and details and their mutual placement in the device allow to achieve a high

Ге») ефективності шумоглушіння. При використанні заявленої конструкції і розміщення впускного та випускного патрубків, розміщення активних і реактивних камер і перфорованих циліндричних труб використано декілька б принципів шумоглушіння, таких як закон інтерференції, перетворення звукової енергії в теплову, зниження ї» 20 Швидкості потоку за рахунок зміни його напрямку.Ge") of noise reduction efficiency. When using the declared design and placement of inlet and outlet nozzles, placement of active and reactive chambers and perforated cylindrical pipes, several principles of noise reduction were used, such as the law of interference, conversion of sound energy into thermal energy, reduction of flow speed by changing its direction.

Сутність винаходу пояснюється кресленнями, на яких зображено: тм Фіг.1 - глушник у поздовжньому розрізі;The essence of the invention is explained by the drawings, which show: tm Fig. 1 - muffler in longitudinal section;

Фіг.2 - глушник у поперечному розрізі по А-А Фіг.1;Fig. 2 - muffler in cross-section along A-A Fig. 1;

Фіг.З - глушник вигляд Б на Фіг.1; 29 Фіг.4 - схема руху газів у глушнику;Fig. 3 - muffler view B in Fig. 1; 29 Fig. 4 - diagram of the movement of gases in the muffler;

ГФ) Фіг.5 - глушник, вигляд збоку зі сторони передньої торцевої стінки; юю Фіг.6 - вигляд В на Фіг.1;GF) Fig. 5 - muffler, side view from the side of the front end wall; Fig. 6 - view B in Fig. 1;

Фіг.7 - виглядг на Фіг.5.Fig. 7 is a view of Fig. 5.

Глушник шуму випуску двигуна внутрішнього згоряння містить подвійний корпус 1, виконаний у формі бо еліпсоїда і який складається з внутрішньої 2 та зовнішньої З стінок, передньої 4 та задньої 5 торцевих стінок. Корпус 1 глушника виконано еліпсоїдної форми, що забезпечує багаторазове відбивання звукових коливань від внутрішньої 2 та зовнішньої З стінок глушника.The exhaust muffler of the internal combustion engine contains a double body 1, made in the form of an ellipsoid and consisting of inner 2 and outer 3 walls, front 4 and rear 5 end walls. The body 1 of the muffler is made of an ellipsoidal shape, which ensures multiple reflection of sound vibrations from the inner 2 and outer C walls of the muffler.

У корпусі 1 з боку впуску аеродинамічного потоку за допомогою трьох поперечних перегородок 6 та торцевих стінок 4 та 5 створені чотири камери, дві з яких є активними, тобто, заповнені шумопоглинальним матеріалом, бо наприклад, базальтовим волокном 7: перша активна камера 8, друга активна камера 9, а дві - реактивними, у яких відбувається зниження рівня шуму за рахунок розширення газу: перша реактивна камера 10, друга реактивна камера 11. Усі камери глушника створені внутрішньою стінкою 2 корпусу 1 глушника, торцевими стінками 4 та 5 та трьома поперечними перегородками б. Порожнина між внутрішньою 2 та зовнішньою З бтінками для зниження хвильового коливання потоку й відвертання появи резонансних частот заповнена базальтовим волокном 7.In the housing 1, on the side of the aerodynamic flow inlet, with the help of three transverse partitions 6 and end walls 4 and 5, four chambers are created, two of which are active, that is, filled with noise-absorbing material, for example, basalt fiber 7: the first active chamber 8, the second active chamber 9, and two reactive ones, in which the noise level is reduced due to gas expansion: the first reactive chamber 10, the second reactive chamber 11. All the muffler chambers are created by the inner wall 2 of the muffler body 1, end walls 4 and 5, and three transverse partitions b . The cavity between the inner 2 and outer Z flaps is filled with basalt fiber 7 in order to reduce the wave fluctuation of the flow and prevent the appearance of resonant frequencies.

Глушник шуму виконано непрохідним. Впускний патрубок 12 та випускний патрубок 13 виконані у формі прямого колового циліндра й закріплені одним кінцем із одного боку глушника, на торцевій стінці 4, з боку впуску агеродинамічного потоку. 70 Впускний патрубок 12 зсунений відносно поздовжньої осі корпусу 1 глушника, проходить по довжині внутрішньої поверхні корпусу 1, за винятком другої активної камери 9, а саме, по довжині першої активної камери 8, першої та другої реактивних камер 10 та 11 і закінчується з боку задньої торцевої стінки 5 перфорованою заглушкою 14, що знаходиться в одній площині з третьою по ходу впуску аеродинамічного потоку поперечною перегородкою 6. Третя перегородка 6 виконана перфорованою на всій її поверхні і з підштамповкою 7/5 15 для кріплення другим кінцем впускного патрубка 12. Впускний патрубок 12 виконаний перфорованим у місці проходження через першу активну камеру 8 та другу реактивну камеру 11.The silencer is impassable. The inlet pipe 12 and the outlet pipe 13 are made in the form of a straight circular cylinder and fixed at one end on one side of the muffler, on the end wall 4, on the side of the aerodynamic flow inlet. 70 The inlet pipe 12 is shifted relative to the longitudinal axis of the housing 1 of the muffler, runs along the length of the inner surface of the housing 1, with the exception of the second active chamber 9, namely, along the length of the first active chamber 8, the first and second reactive chambers 10 and 11 and ends on the rear side end wall 5 with a perforated plug 14, which is in the same plane as the third transverse partition 6 in the direction of the aerodynamic flow inlet. The third partition 6 is perforated on its entire surface and with a 7/5 punch 15 for attaching the second end of the inlet nozzle 12. Inlet nozzle 12 made perforated in the place of passage through the first active chamber 8 and the second reactive chamber 11.

Випускний патрубок 13 розміщений співвісно з поздовжньою віссю корпусу 1 глушника, проходить тільки через першу активну камеру 8 і виконаний з перфорованими отворами в місці проходження через цю камеру.The outlet pipe 13 is placed coaxially with the longitudinal axis of the muffler housing 1, passes only through the first active chamber 8 and is made with perforated holes in the place of passage through this chamber.

Випускний патрубок 13 закріплений другим кінцем на першій поперечній перегородці б по ходу впуску 2о аеродинамічного потоку.The outlet nozzle 13 is fixed with the second end on the first transverse partition b in the direction of the inlet 2o of the aerodynamic flow.

Впускний 12 та випускний 13 патрубки розміщені симетрично відносно великої осі еліпса поперечного перерізу корпусу 1 глушника, причому впускний патрубок 12 зсунений відносно малої осі еліпса, а випускний патрубок 13 знаходиться на цій осі.Inlet 12 and outlet 13 nozzles are placed symmetrically relative to the major axis of the ellipse of the cross-section of the muffler body 1, and the inlet nozzle 12 is shifted relative to the minor axis of the ellipse, and the exhaust nozzle 13 is located on this axis.

У корпусі 1 глушника всередині першої реактивної камери 10 симетрично й по обидва боки від поздовжньої сч ов осі корпусу 1 установлені дві однакові перфоровані циліндричні труби 16 з перфорованими заглушками 17, установленими з боку передньої торцевої стінки 4 і розміщеними в одній площині з першою по ходу впуску і) аеродинамічного потоку поперечною перегородкою 6. Перфоровані циліндричні труби 16 твердо закріплені в підштамповці 18 першої та другої поперечних перегородок б по ходу впуску аеродинамічного потоку.In the housing 1 of the muffler, inside the first reactive chamber 10, symmetrically and on both sides of the longitudinal axis of the housing 1, two identical perforated cylindrical pipes 16 with perforated plugs 17, installed on the side of the front end wall 4 and placed in the same plane as the first along the intake i) aerodynamic flow through the transverse partition 6. Perforated cylindrical pipes 16 are firmly fixed in the stamping 18 of the first and second transverse partitions b in the direction of the aerodynamic flow inlet.

Перфорація впускного 12 та випускного 13 патрубків та циліндричних труб 16 виконана з різною кількістю та М зо діаметром отворів.Perforation of inlet 12 and outlet 13 nozzles and cylindrical pipes 16 is made with different number and diameter of holes.

Для відвертання вильоту та забивання базальтового волокна, що тягне за собою погіршення акустичних - властивостей глушника, за перфорованими отворами активних камер 8 та 9 укладена в два шари латунна сітка («о 19 або 6-ти міліметровий шар спресованої металевої нержавіючої стружки.In order to avert the departure and clogging of the basalt fiber, which leads to the deterioration of the acoustic properties of the muffler, behind the perforated holes of the active chambers 8 and 9, a brass mesh is laid in two layers (a 19- or 6-millimeter layer of compressed stainless steel shavings.

Впускний 12 та випускний 13 патрубки, а також циліндричні перфоровані труби 16 виготовлені з листа, ісе) з5 скрученого трубою внахльост. чаInlet 12 and outlet 13 nozzles, as well as cylindrical perforated pipes 16 are made of sheet, ise) with 5 twisted pipe in a lap. Cha

Глушник функціонує наступним чином.The silencer functions as follows.

Спрацьовані гази від двигуна внутрішнього згоряння по перфорованому впускному патрубку 12 надходять до першої активної камери 8, у якій звукова енергія проникає в базальтове волокно 7, втрачає свою швидкість й перетворюється в теплову енергію. Далі основний потік газу роздвоюється, одна частина його проходить через « перфоровані отвори заглушки 14, потрапляючи до другої активної камери 9, де він перетворюється в теплову з с енергію, а, вертаючись із другої активної камери 9, через перфорацію впускного патрубка 12, повертаючись на . 902, потрапляє до другої реактивної камери 11, де відбувається його розширення, що супроводжується «» частковою втратою звукової енергії. Друга частина основного потоку газу, рухаючись по впускному патрубку 12, дійшовши до його перфорованої ділянки, входить до другої реактивної камери 11.Exhausted gases from the internal combustion engine through the perforated inlet pipe 12 enter the first active chamber 8, in which the sound energy penetrates the basalt fiber 7, loses its speed and turns into thermal energy. Next, the main gas flow splits, one part of it passes through the perforated holes of the plug 14, entering the second active chamber 9, where it is converted into thermal energy, and, returning from the second active chamber 9, through the perforation of the inlet pipe 12, returning to . 902, enters the second jet chamber 11, where it expands, accompanied by "" a partial loss of sound energy. The second part of the main gas flow, moving along the inlet pipe 12, having reached its perforated section, enters the second reactive chamber 11.

Далі, розширюючись, частина потоку газу через перфорацію третьої по ходу впуску агродинамічного потоку -і перегородки б, потрапить до другої активної камери 9, а друга частина газу, частково відбиваючись від внутрішньої стінки 2, потрапляє до двох однакових перфорованих циліндричних труб 16. При цьому в другійFurther, expanding, part of the gas flow through the perforation of the third partition b along the inlet of the agrodynamic flow will enter the second active chamber 9, and the second part of the gas, partially reflecting off the inner wall 2, will enter two identical perforated cylindrical pipes 16. in the second

Фо реактивній камері 11 відбувається зустрічний рух газу, що значно зменшує його швидкість згідно з законом б інтерференції.In the jet chamber 11, there is a counter movement of gas, which significantly reduces its speed according to the law of interference.

Проходячи через перфорацію труб 16, потік потрапляє до першої реактивної камери 10. Відбиваючись від ть внутрішньої стінки 2 корпусу 1, виходячи з перфорованих отворів за всім периметром циліндричних труб 16, "З потік газу зменшує свою швидкість, за рахунок направлення даного газового потоку назустріч основному, що йде від впускного патрубка 12.Passing through the perforation of the pipes 16, the flow enters the first reactive chamber 10. Reflecting from the inner wall 2 of the housing 1, leaving the perforated holes along the entire perimeter of the cylindrical pipes 16, the gas flow decreases its speed, due to the direction of this gas flow towards the main , coming from the inlet nozzle 12.

Через перфоровані заглушки 17 частина потоку потрапляє до першої активної камери 8. Основний потік газів і звуку з першої реактивної камери 10 потрапляє до випускного патрубка 13 і додатково направляється до активної камери 8. Основний потік газу виходить із глушника назовні по випускному патрубку 13 із першої іФ) реактивної камери 10. ко Потік газів змінює свій напрямок декілька раз, що відповідає лабіринтовому типу глушіння при незначному опорі системи випуску. во За рахунок впускного патрубка 12, що проходить по довжині всіх камер глушника, за винятком другої активної камери 9, збільшується стовп аеродинамічного потоку (газу), що надходить, який впливає на протитиск газу, зменшуючи його. Цьому же сприяє й перфорація другої реактивної камери 11.Through the perforated plugs 17, part of the flow enters the first active chamber 8. The main flow of gases and sound from the first reactive chamber 10 enters the exhaust pipe 13 and is additionally directed to the active chamber 8. The main gas flow leaves the muffler outside through the exhaust pipe 13 from the first IF ) of the jet chamber 10. ko The flow of gases changes its direction several times, which corresponds to the labyrinth type of damping with negligible resistance of the exhaust system. At the expense of the inlet pipe 12, which runs along the length of all the muffler chambers, except for the second active chamber 9, the column of incoming aerodynamic flow (gas) increases, which affects the gas back pressure, reducing it. The perforation of the second reactive chamber 11 contributes to this.

Таким чином, завдяки використанню активних та реактивних камер глушника, багаторазовому відбиванню звукових коливань від стінок та перегородок глушника та організації зустрічних потоків газу, а також б5 взаємодії з розміщеним в активних камерах глушника базальтового волокна з потоком газу, досягається висока ефективність шумоглушіння.Thus, due to the use of active and reactive chambers of the muffler, multiple reflection of sound vibrations from the walls and partitions of the muffler and the organization of oncoming gas flows, as well as interaction with the basalt fiber placed in the active chambers of the muffler with the gas flow, a high efficiency of noise suppression is achieved.

Винахід дозволяє якісно знижувати шум процесу випуску ДВЗ при низькому протитиску, створюваному глушником.The invention makes it possible to qualitatively reduce the noise of the internal combustion engine release process at low back pressure created by the muffler.

Claims

2 Formula of the invention

1. An internal combustion engine exhaust muffler comprising a housing with front and rear end walls and with inlet and outlet ports, transverse partitions dividing the housing into /o Chambers, and noise-absorbing material, such as basalt fiber, filling the inner cavity, which adjacent to the outer wall of the housing, which is characterized by the fact that the housing is made in the form of an ellipsoid, with double walls, on the side of the aerodynamic flow inlet, four consecutive chambers are created in the housing, and the first active chamber, the first reactive chamber, the second reactive chamber, the second active chamber, the inlet and outlet nozzles are placed unevenly and fixed at one end on the front end wall /5 of the body, while the inlet nozzle is perforated in the places where it passes through the first active and second reactive chambers and contains a perforated plug on the rear end wall side, and inside the first reactive chamber symmetrically and on both sides of the longitudinal two cylindrical perforated pipes with perforated plugs are installed on the axis of the body from the front end wall, while the third partition in the direction of the aerodynamic flow inlet is perforated.

2. Internal combustion engine exhaust noise muffler according to claim 1, which is characterized by the fact that a brass wall or a layer of compressed stainless metal shavings is placed behind the perforation surface of the active muffler chambers. with 6) in « (Se) (Se) and -

- and? -and (22) (22) sh» that has) 60 b5