Воздухоочиститель для двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к конструкциям воздухоочистителей, снабженных элементами шумоглушения. Цель изобретения - повьшение эффективности шумоглушения. Цилиндрический корпус (ЦК) I воздухоочистителя и днище снабжены соответственно впускным окном 3 и выпускным окном 4. Окно 4 расположено со смещением относительно оси ЦК 1 . .Между ЦК 1 и фильтрующим элементом 6 со стороны окна 3 расположен дефлектор 8, образующий со стенками ЦК 1 разветвляющиеся каналы 9, 10. Динамические сре-г зы (ДС) II, 12 каналов расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости , проходящей через центр окна 3 и ось ЦК 1. Центр окна 3 м.б. расположен в плоскости, проходящей через ось ЦК 1 и отстоящей от одного из ДС на величину, кратную I/8 длины L дефлектора, что уменьшает звуковое давление на частоте колебаний, генерируемой горловиной карбюратора. При и 6 i (Л 00 ел 00 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (д!! 4 F 02 М 35/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. ( а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4047472/25-061 4127944/25-06;

4127945/25-06; 4131472/25-06 (22) 01.04.86 (46) 23.02.88. Бюл. Ф 7 (7I) Волжское объединение по производству легковых автомобилей и

Тольяттинский политехнический институт (72) М.И.Фесина, P.Н. Старобинский, Ю.П. Лазарев и Е.В. Лысенко (53) 621 ° 43.533.697.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1042393, кл. F 02 М 35/02, 1981. (54) ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к конструкциям воздухоочистителей, снабженных элементами шумоглушения. Цель изобретения — повышение эффектив„„SU„„1375847 А1 ности шумоглушения. Цилиндрический корпус (ЦК) 1 воздухоочистителя и днище снабжены соответственно впускным окном 3 и выпускным окном 4.

Окно 4 расположено со смещением относительно оси ЦК 1. Между ЦК 1 и фильтрующим элементом 6 со стороны окна 3 расположен дефлектор 8, образующий со стенками ЦК 1 разветвляющиеся каналы 9, 10. Динамические сре-. зы (ДС) 11, 12 каналоМ расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через центр окна 3 и ось ЦК l. Центр окна 3 м.б. расположен в плоскости, проходящей через ось ЦК 1 и отстоящей от одного из

ДС на величину, кратную I/8 длины L дефлектора, что уменьшает звуковое давление на частоте колебаний, генерируемой горловиной карбюратора. При

1375847 необходимости компенсации полей звукового давления на первой тангенциальной форме колебаний центр окна

3 отстоит от одного из ДС на величину, равную 1/4 L. Для компенсации звукового давления на частоте первой радиальной формы колебаний центр окна 3 должен отстоять от одного иэ

ДС на величину, равную 3/8 L. Отношение площадей сечений каналов 9, 10 равно отношению их длин, а суммарная

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам воздухоочистителей снабженных эле I ментами шумоглушения.

Цель изобретения — повышение эффективности шумоглушения.

На фиг. 1 показан воэдухоочиститель, поперечный разрез; на фиг.. 2 то же, часть продольного сечения; на фиг. 3 — эпюра низшей собственной 10 резонансной формы колебаний воздушного объема, заключенного в камере воздухоочистителя; на фиг. 4 — воэдухоочиститель, поперечный разрез

15 (центр впускного окна отстоит от одного из динамических срезов на величину, равную 1/4 Ь, где Ь вЂ” длина дефлектора; на фиг. 5 — зпюра распределения звукового давления на частоте колебаний, генерируемой горлови- 20 ной карбюратора, с длиной волны Ъ, совпадающей с длиной разветвляющихся каналов; на фиг. б — распределение звукового давления в канале динамиЭ

25 ческий срез которого отстоит от центра впускного окна на величину

1/4 L; на фиг. 7 — распределение звукового давления в канале, динамический срез которого отстоит от центра впускного окна на величину 3/4 L; на фиг. 8 — участок спектра звуковых давлений, излучаемых срезом воздухоэаборного патрубка воздухоочистителя; на фиг. 9 — воздухоочиститель, в котором центр впускного окна отстоит 35 от одного иэ динамических срезов на величину, равную 3/8 L; на фиг. 10— зпюра распределения звукового давлеплощадь сечения каналов равна площади окна 3, что уменьшает передачу звуковой энергии через канал. Наличие дефлектора делает воздухазаборный патрубок 7 как бы частично размещенным во внутренней полости ЦК 1, т.е. уменьшается длина патрубка 7, консольно закрепленного на ЦК 1, что повышает вибропрочность конструкции в соединении патрубка с корпусом.

4 з.п. ф-лы, 13 ил.

2 ния на частоте первой радиальной моды, с длиной волны Ъ, укладывающейся два раза по длине разветвляющегося канала; на фиг. 11 — эпюра распределения звукового давления в канале, динамический срез которого отстоит от центра впускного окна на 3/8 L; на фиг. 12 — эпюра распределения звукового давления в канале, динамический срез которого отстоит от центра впускного окна на 5/8 Ь; на фиг.13вариант выполнения воздухоочистителя с разной площадью сечения разветвляющихся каналов.

Воздухоочиститель содержит корпус

1, выполненный в виде кругового цилиндра и днища 2, снабженный соответственно впускным 3 н выпускным

4 окнами, крышку 5 корпуса и фильтрующий элемент 6, а .также воздухозаборный патрубок 7. Внутри корпуса

1 со стороны впускного окна 3 между корпусом 1 и фильтрующим элементом 6 установлен дефлектор 8 с возможностью образования между дефлектором 8 и корпусом 1 разветвляющихся каналов

9 и 10, при этом динамические срезы

ll и 12 соответствующих каналов 9 и

10 расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через центр впускного окна 3 и ось цилиндрического корпуса 1.

Дпя уменьшения звукового давления на частоте колебаний, генерируемой горловиной карбюратора, центр впускного окна 3 может быть расположен в плоскости, проходящей через ось цилиндрического корпуса 1 и отстоящей

1375847 от одного из динамических срезов на величину кратную )/8 L, где L — длина дефлектора 8.

При необходимости компенсации по5 лей звукового давления на первой тангенциальной форме колебаний центр впускного окна 3 отстоит от одного из динамических срезов на величину равную l/4 L. Для компенсации звуко-. вого давления на частоте первой радиальной формы колебаний центр впускного окна 3 должен отстоять на величину, ранную 3/8 L.

Для уменьшения передачи звуковой энергии через короткий разветвляющийся канал отношение площадей сечения разветвляющихся каналов 9 и !О должно быть равно отношению их длин, а сумма площадей сечения каналов равна площади впускного окна 3.

Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя внутреннего сгорания в момент открытия-закрытия 25 впускных клапанов и в самом процессе изменения объемов цилиндров возникает переменная составляющая объемного расхода воздуха, что приводит к "раскачке воздушных объемов, эаключенных в отдельных элементах труб,и объемов системы впуска. Воздушные объемы в отдельных элементах системы. обладают определенными частотными характеристиками (частотами собственных колебаний), трансформирующими подводи t t 11

35 мое силовое воздействие в соответствии со своими частотными характеристиками, и в конечном итоге определяют звуковое излучение, производимое непосредственно наружным срезом воэдухозаборного патрубка 7. Объем воздушного столба, заключенного в воздухоочистителе, можно рассматривать как распределенную (по объему) мас- 45 су, обладающую определенными упругими, инерционными и диссипативными характеристиками. Подвод возбуждения к этой массе осуществляется как через выпускное окно 4, так и через срезы 11 и 12 каналов 9 и 10,.соединенных с воздухоэаборным патрубком 7.

Вследствие названного возбуждения воздушный объем, заполняющий воздухоочиститель, начинает сонершать коS5 лебания на своих собственных частотах, что усиливает раскачку на этих частотах воздушного столба, заключенного в воздухоэаборном патрубке 7, а это усиливает интенсивность звукового излучения, производимого наружным срезом ноздухоэаборного патрубка

7 в окружающую среду. Наиболее интенсивными являются колебания воздушного столба камеры на низших тангенциальных и радиальных формах колебаний, которые характеризуются ярко выраженными максимумами (пучностями) и минимумами (узлами).

В результате динамических процессов, происходящих в каналах 9 и IO, статический (реальный) срез каналов как бы удлиняется, причем величина этого "удлинения" составляет 0 3D, где D — диаметр трубопровода, в котором транспортируется газовый поток.

В том случае, когда сечение трубопровода имеет не круглую форму, на практике пользуются понятием приведенного диаметра, величина которого составляет 4F/П, где F — площадь поперечного сечения, П вЂ” периметр сечения трубопровода.

Таким образом, каналы 9 и 10 несколько "укорочены" на величину динамического приращения срезов 11 и 12, т.е. реальные срезы каналов

9 и 10 отстоят от плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через центр выпускного окна и ось цилиндрического корпуса I, на величину динамического приращения.

Размещение динамических срезов 1! и 12 и центра выпускного окна 4 но взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через ось цилиндрического корпуса 1, когда центр смещен относительно оси корпуса I приводит к тому, что не передается энергия низ"

meA собственной резонансной формы колебаний воздушного объема,, заключенного в камере воздухоочистителя, воздушному столбу, заключенному в патрубке 7, и предотвращается передача этих колебаний из корпуса I в патрубок 7, что исключает усиление звукового излучения на этой частоте.

Вследствие того, что распределение звукового давления на частоте колебаний, генерируемой горловиной карбюратора, с длиной волны совгадает с длиной разнетвляющихся каналов 9 и 10, волна звукового давления на первой тангенциальной форме, распространяясь по каналам 9 и 10 через динамические срезы !) и 12 навстречу

1375847 друг другу, с учетом того, что один из срезов отстоит от центра впускного окна 3 на 1/4 Б, подходит к центру впускного окна 3 с одинаковой амплитудой, но с противоположными знаками, т.е. в этом случае осуществляется компенсация полей давлений тангенциальной формы колебаний.

Кроме того, дополнительное глушение происходит и в спектре звуковых давлений, излучаемых срезом воэдухозаборного патрубка 7, и благодаря наличию дефлектора 8 с укаэанным выше расположением, препятствующего распространению резонансного излучения через патрубок 7.

В случае необходимости уменьшения амплитуд волн звукового давления в первой радиальной форме колебания 20 центр впускного окна 3 должен отстоять от динамического среза одного иэ каналов на величину, равную 3/8 ?.

В этом случае на частоте первой радиальной моды с длиной волны, ук- 25 ладывающейся два раза по длине разветвляющихся каналов 9 и 10, волна звукового давления, распространяясь по разветвляющимся каналам 9 и 10 через срезы 11 и 12, на расстоянии

3/8 Ь от одного из названных срезов подходит к центру впускного окна 3 с одинаковой амплитудой, но с противоположными знаками, т.е. с учетом того, что разность длин каналов составляет 0,5 A, осуществляется компенсация полей давлений названной формы колебаний. Волна давления, идущая по длинному каналу, опаздывает на

l/2 периода по сравнению с волной, идущеч по короткому. Вследствие того, что длина каналов равна нечетному числу четвертей длины воЛн (3/4 > и

S/4 S)„ процесс сложения оказывается малочувствительным к настройке кана- 45 лов. При несимметричном расположении впускного патрубка 7 относительно срезов каналов создаются условия для более интенсивной передачи звуковой энергии через короткую часть канала.

В предлагаемой конструкции интенсивность передачи энергии на низких частотах определяется инерцией газа в разветвляющихся каналах 3 и 10, которая определяется формулой и pl

F Я где 1 - длина одного из каналов, F — - площадь pro поперечного сечения, Q=2«f — круговая частота колебаний, 1 — плотность газа.

Таким образом, передача энергии характеризуется величиной отношения

1 — т.е. площадь сечения меньшего

1 ъ по длине канала дефлектора оптимально выполнить меньше площади сечения большего канала. Минимальная передача энергии без увеличения суммарных гидравлических потерь в патрубках достигается при

F, 1, Р 1., где Е, и F — поперечное сечение соответственно короткого патрубка 9 и более длинного патрубка 10, а 1, и

1 — длина короткого патрубка 9 соответственно длина длинного патрубир1 ка 10, при этом частные для обоих каналов оказываются равными.

Кроме того, в предлагаемом устройстве сумма площадей каналов 9 и 10 равна площади впускного окна 3. Следовательно, скорость потока в каналах равна скорости в патрубке, так как поток разделяется равномерно по каналам. В этом случае гидравлическое сопротивление не растет, а акустические характеристики улучшаются.

Таким образом, соответствующее месторасположение выпускного окна 4 и срезов !1 и 12 с учетом их динамических качеств исключает усиление звукового излучения впуска на низших собственных тангенциальных и радиальных (если это необходимо) колебаниях воздушного объема воздухоочистителя.

Кроме того, часть корпуса 1, расположенная напротив дефлектора 8, одновременно является как бы частью воздухозаборного патрубка 7, а это

I делает конструкцию более компактной и менее металлоемкой.

Наличие дефлектора 8 делает воздухозаборный патрубок 7 как бы частично размещенным во внутренней полости корпуса 1, т.е. уменьшается длина патрубка 7, консольно закрепленного на корпусе, что повьшгает вибропрочность конструкции в соединении патрубка 7 с корпусом ).

Формула изобре:ения

1. Воэдухоочиститель для двигателя внутреннего сгорания, содержащий

1375847 цилиндрический корпус с днищем, снабженные соответственно впускным и выпускным окнами, причем последнее расположено со смещением относитель5 но оси цилиндрического корпуса, крышку корпуса и фильтрующий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности шумоглушения, воздухоочиститель снабжен !р дефлектором, расположенным между корпусом и фильтрующим элементом со стоI роны впускного окна и образующим со стенками корпуса разветвляющиеся каналы, причем динамические срезы кана-!5 лов расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через центр выпускного окна и ось цилиндрического корпуса.

2. Воздухоочиститель по и. 1, о т- 20 л и ч а ю шийся тем, что центр впускного окна расположен в плоскости, проходящей через ось цилиндричес- кого корпуса и отстоящей от одного из динаиических срезов на величину кратную I/8 Ь, где L — длина дефлектора.

3. Воздухоочиститель по пп. и

2, отличающий с я тем, что центр впускного окна отстоит от одного из динамических срезов на величину, равную 1/4

4. Воздухоочиститель по пп. l u

2, отличающийся тем, что центр впускного окна остоит от одного из динамических срезов на величину, равную 3/8 L, где Ь вЂ” длина дефлектора.

5. Воздухоочиститель по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что отношение площадей сечения разветвляющихся каналов равно отношению их длин, а площади сечения каналов равны площади впускного окна.

Приоритет по пунк там:

01 ° 04,86 — по п.1

22.07.86 — по п.2 — 3 и 5

23.07.86 — по п.4

l375847

1375847

1375847

Составитель А. Щербаков

Техред М.Дидык

Корректор Л. Пилипенко

Редактор Е. Папп

Заказ 7бО/36 Тираж 505 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раужская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4