Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания

Полезная модель относится к области технической акустики и может быть использована при производстве глушителей для снижения шума выпуска двигателей внутреннего сгорания автомобиля.

Глушитель содержит корпус с торцевыми стенками и поперечную перегородку с отверстием, разделяющую глушитель на впускную и заполненную поглотителем выпускную камеры. Внутри корпуса расположены впускной и выпускной перфорированные патрубки, жестко крепящиеся к перегородке, а внутри выпускного патрубка жестко установлен конический патрубок, входящий через отверстие перегородки во впускной патрубок. Технический результат, заключающийся в повышении эксплуатационных характеристик глушителя путем исключения закоксовывания отверстий перфорации выпускного патрубка, достигается благодаря тому, что над выпускным патрубком вдоль всей его длины установлен акустический прозрачный жесткий опорный каркас, обеспечивающий зазор между внешней поверхностью патрубка и звукопоглотителем. Опорный каркас может быть выполнен в виде перфорированной цилиндрической оболочки, пружины, крупноячеистой сетки, свернутой в виде цилиндрической оболочки.

4 з.п.ф., 3 ил.

Заявляемая полезная модель относится к области технической акустики и может быть использована при производстве глушителей для снижения шума выпуска двигателей внутреннего сгорания, в частности, автомобилей.

Известны аналоги заявляемого технического решения, например, глушитель, описанный в патенте RU 26595, МПК F01N 1/00, опубликованный 10.12.2002 г., содержащий корпус с передней и задней торцевыми стенками, две поперечные перегородки, соосные впускной и выпускной перфорированные патрубки, при этом внутренний срез впускного патрубка выполнен сужающимся в виде конфузора, а впускная и выпускная камера заполнены звукопоглощающей набивкой. Недостатком аналога является относительно невысокая эффективность снижения шума.

В качестве прототипа, как наиболее близкого к заявляемому техническому решению, выбран глушитель шума выпуска, описанный в патенте RU 62432, МПК F01N 1/00, опубликованный 10.04.2007 г., который содержит корпус с передней и задней торцевыми стенками, поперечную перегородку корпуса с отверстием в центре, впускной и выпускной перфорированные патрубки и звукопоглощающий материал, установленный в выпускной камере. При этом внутренние срезы впускного и выпускного патрубков жестко крепятся к поперечной перегородке соосно ее отверстию, а внутри выпускного патрубка жестко установлен переходной патрубок в форме усеченного конуса, жестко крепящийся большим основанием внутри выпускного патрубка и входящий через отверстие перегородки во впускной патрубок. Меньшее сечение переходного патрубка может быть развальцовано, либо на нем устанавливается сопло Вентури. Прототип имеет более высокую, чем у аналога, акустическую эффективность (снижение шума в потоке отработавших газов), однако прототипу и аналогу присущ существенный недостаток, на котором следует остановиться более подробно. Дело в том, что в обоих известных глушителях звукопоглощающий материал, в качестве которого обычно используется базальтовое супертонкое волокно, прилегает к отверстиям перфорации патрубков глушителей. В процессе эксплуатации глушителей на автомобиле частицы сажи, содержащиеся в отработавших газах, осаждаются на звукопоглощающем материале, прилегающем к отверстиям перфорации, в результате чего отверстие закоксовывается и поглощение звука звукопоглощающим материалом резко снижается, что приводит к возрастанию внешнего шума автомобиля за счет снижения акустической эффективности глушителя. Восстановление акустических характеристик глушителя является трудоемким процессом (выжигание кокса высокотемпературным газовым потоком) и возможно только на специальном оборудовании, что, очевидно, требует дополнительных затрат.

Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение эксплуатационных характеристик глушителя путем исключения закоксовывания отверстий перфорации патрубков в зоне размещения звукопоглощающего материала.

Достигается это тем, что в глушителе шума выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус с передней и задней торцевыми стенками, поперечную перегородку корпуса с отверстием в центре, разделяющую корпус на впускную и выпускную камеры, впускной и выпускной перфорированные патрубки, звукопоглощающий материал, заполняющий выпускную камеру, причем срезы впускного и выпускного патрубков, расположенные внутри глушителя, жестко крепятся к поперечной перегородке соосно ее отверстию, а внутри выпускного патрубка жестко установлен переходной патрубок, выполненный в виде усеченного конуса, входящего через отверстие поперечной перегородки во впускной патрубок и крепящегося большим основанием внутри выпускного патрубка, согласно полезной модели, в выпускной камере глушителя над выпускным перфорированным патрубком вдоль всей его длины соосно с ним установлен акустически прозрачный жесткий опорный каркас, обеспечивающий гарантированный зазор между внешней поверхностью выпускного перфорированного патрубка и звукопоглощающим материалом, при этом длина опорного каркаса равна длине выпускной камеры глушителя.

Кроме того, опорный каркас может быть выполнен в виде перфорированной цилиндрической оболочки.

Кроме того, опорный каркас может быть выполнен из крупноячеистой сетки, свернутой в виде цилиндрической оболочки.

Кроме того, опорный каркас может быть выполнен в виде соосных, следующих друг за другом цилиндрических жестких колец, жестко соединенных, по меньшей мере, двумя симметрично расположенными относительно колец продольными жесткими стержневыми элементами.

Кроме того, опорный каркас может быть выполнен в виде пружины, витки которой жестко соединены, по меньшей мере, двумя симметрично расположенными относительно пружины продольными жесткими стержневыми элементами.

Суть полезной модели иллюстрируется на фиг.1, на которой приведен продольный разрез глушителя, фиг.2, на которой изображен опорный каркас, выполненный из скрепленных посредством стержневых элементов сосоных колец, и на фиг.3, на которой приведен опорный каркас, выполненный в виде пружины.

Глушитель содержит корпус 1 с передней 2 и задней 3 торцевыми стенками, поперечную перегородку 4 с отверстием 5 в центре перегородки 4, разделяющую корпус глушителя на впускную 6 и выпускную 7 камеры, впускной 8 и выпускной 9 патрубки с перфорацией 10. Объем выпускной камеры 7 заполнен звукопоглощающим материалом 11. Срезы впускного 8 и выпускного 9 патрубков, расположенные внутри глушителя, жестко крепятся (посредством сварки) к поперечной перегородке 4 соосно ее отверстию 5. Внутри выпускного патрубка 9 жестко (посредством сварки) установлен переходной патрубок 12, выполненный в виде усеченного конуса, входящего через отверстие 5 перегородки 4 во впускной патрубок 8. Большим своим основанием переходной патрубок 12 крепится внутри выпускного патрубка. Меньшее основание переходного патрубка 12 может быть развальцовано для предотвращения срыва газового потока и образования вихревого звука. В выпускной камере 7 над выпускным перфорированным патрубком 9 вдоль всей его длины 1₀ соосно с ним установлен акустически прозрачный жесткий каркас (на фиг.1 не показан), обеспечивающий гарантированный зазор 13 требуемой величины, например, (10-15) мм между внешней поверхностью выпускного перфорированного патрубка 9 и звукопоглощающим материалом 11. Опорный каркас может быть выполнен в виде перфорированной цилиндрической оболочки (не показана), либо в виде крупноячеистой сетки, например, из металлической проволоки с размером ячейки 10×10 мм, свернутой в виде цилиндрической оболочки (не показана), либо в виде соосных жестких цилиндрических колец 14 (см. фиг.2), следующих друг за другом, жестко соединенных, по меньшей мере, двумя симметрично расположенными относительно колец продольными жесткими стержневыми элементами 15, либо в виде пружины 16, витки которой также жестко соединены, по меньшей мере, двумя жесткими стержневыми элементами 15 (см. фиг.3). Количество стержневых элементов 15, приведенных на фиг.2 и фиг.3 может быть равно 3, 4 и т.д. Длина опорного каркаса составляет величину 1₀ . Опорный каркас служит для предотвращения контакта (прилегания) звукопоглощающего материала 11 к отверстиям перфорации 10 выпускного патрубка 9. Под термином «акустически прозрачный» авторы подразумевают то, что звук беспрепятственно проходит через опорный каркас в слой звукопоглощающего материала 11. Движение отработавших газов в глушителе показано стрелками.

Работает глушитель следующим образом. Выхлопные газы поступают от двигателя внутреннего сгорания (на фиг.1 не показан) через входной патрубок 8 во входную камеру 6. Благодаря перфорации 10, происходит затухание акустических колебаний во входной камере 6, представляющей собой акустический резонатор, настроенный на низко- и среднечастотные колебания. Далее выхлопные газы через конический переходной патрубок 12 попадают в выпускную камеру 7, объем которой заполнен звукопоглощающим материалом 11, в которой происходит затухание высокочастотных акустических колебаний. Через патрубок 9 выхлопные газы эвакуируются в окружающую атмосферу. Благодаря тому, что звукопоглощающий материал 11 не прилегает к отверстиям перфорации 10 за счет зазора 13, образованного опорным каркасом, частички сажи, содержащиеся в выхлопных газах, беспрепятственно переносятся через отверстия 10, что не приводит к их закоксовыванию, в результате чего существенно увеличивается срок эксплуатации глушителя с заявляемыми изготовителем акустическими характеристиками (снижением шума). Варьируя длиной переходного патрубка 12, диаметром его меньшего сечения, диаметром перфорации и ее шагом, может быть спроектирован высокоэффективный глушитель с малой величиной гидравлического сопротивления.

Авторы испытали опытный образец глушителя, который для дизельного двигателя мощностью 360 л.с. имеет величину снижения шума (по уровню) 28,5 дБ при величине сопротивления 7,5 кПа, что соответствует значениям лучших мировых образцов глушителей.

Учитывая новизну и промышленную применимость заявляемого технического решения, авторы считают, что оно может быть защищено патентом на полезную модель.

1. Глушитель шума выпуска двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с передней и задней торцевыми стенками, поперечную перегородку корпуса с отверстием в центре, разделяющую корпус на впускную и выпускную камеры, впускной и выпускной перфорированные патрубки, звукопоглощающий материал, заполняющий выпускную камеру, причем срезы впускного и выпускного патрубков, расположенные внутри глушителя, жестко крепятся к поперечной перегородке соосно ее отверстию, а внутри выпускного патрубка жестко установлен переходной патрубок, выполненный в виде усеченного конуса, входящего через отверстие поперечной перегородки во впускной патрубок и крепящегося большим основанием внутри выпускного патрубка, отличающийся тем, что в выпускной камере глушителя над выпускным перфорированным патрубком вдоль всей его длины соосно с ним установлен акустически прозрачный жесткий опорный каркас, обеспечивающий гарантированный зазор между внешней поверхностью выпускного перфорированного патрубка и звукопоглощающим материалом, при этом длина опорного каркаса равна длине выпускной камеры глушителя.

2. Глушитель по п.1, отличающийся тем, что опорный каркас выполнен в виде перфорированной цилиндрической оболочки.

3. Глушитель по п.1, отличающийся тем, что опорный каркас выполнен из крупноячеистой сетки, свернутой в виде цилиндрической оболочки.

4. Глушитель по п.1, отличающийся тем, что опорный каркас выполнен в виде соосных следующих друг за другом цилиндрических жестких колец, жестко соединенных, по меньшей мере, двумя симметрично расположенными относительно колец продольными жесткими стержневыми элементами.

5. Глушитель по п.1, отличающийся тем, что опорный каркас выполнен в виде пружины, витки которой жестко соединены, по меньшей мере, двумя симметрично расположенными относительно пружины продольными жесткими стержневыми элементами.