Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2172846C2 - Internal combustion engine exhaust muffler - Google Patents

Internal combustion engine exhaust muffler Download PDF

Info

Publication number
RU2172846C2
RU2172846C2 RU99122450/06A RU99122450A RU2172846C2 RU 2172846 C2 RU2172846 C2 RU 2172846C2 RU 99122450/06 A RU99122450/06 A RU 99122450/06A RU 99122450 A RU99122450 A RU 99122450A RU 2172846 C2 RU2172846 C2 RU 2172846C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chambers
central chamber
chamber
oscillations
volume
Prior art date
Application number
RU99122450/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.И. Фесина
В.А. Тен
Е.В. Филин
А.В. Соколов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ" filed Critical Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority to RU99122450/06A priority Critical patent/RU2172846C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2172846C2 publication Critical patent/RU2172846C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engines. SUBSTANCE: proposed muffler has cylindrical housing with end face walls in which three chambers are formed by means of cross partitions, these chambers being inlet, central and outlet ones. Muffler has coaxial inlet and outlet branch pipes hydraulically connected to corresponding chambers by means of perforated sections and free cuts arranged in central chamber. Free dynamic cut of outlet branch pipe is located in node zone of second lower natural longitudinal mode of oscillations of gas volume enclosed in central chamber. Dynamic cut of inlet branch pipe is located in node zone of first lower natural longitudinal mode of oscillations of gas volume enclosed in central chamber. Summary volume of extreme chambers of muffler is equal to volume of its central chamber, and extreme chambers proper are made in form of concentric resonators tuned for suppressing resonant noise frequencies of main chamber at fourth longitudinal and second radial lower natural resonance modes of oscillations of gas volume in central chamber. EFFECT: increased acoustic efficiency of exhaust system preliminary muffler. 2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно к глушителям шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания (ДВС). The invention relates to mechanical engineering, in particular engine manufacturing, and in particular to silencers of exhaust noise of an internal combustion engine (ICE).

Известен глушитель шума выхлопа для двигателя внутреннего сгорания, авторское свидетельство СССР N 1092290, МКИ F 01 N 1/00, БИ N 18/84, содержащий по меньшей мере одну цилиндрическую камеру с торцевыми стенками и соосными патрубками, срезы которых размещены внутри камеры. Known exhaust silencer for an internal combustion engine, USSR author's certificate N 1092290, MKI F 01 N 1/00, BI N 18/84, containing at least one cylindrical chamber with end walls and coaxial nozzles, sections of which are placed inside the chamber.

Известная конструкция глушителя позволяет успешно использовать его на спортивных автомобилях, так как при минимальных гидравлических сопротивлениях он обладает наилучшими акустическими показателями и отличается простотой и малыми габаритами. Эффективность глушителя достигается за счет того, что максимальное расширение полосы заглушения и исключение конкретных периодических "провалов" в характеристике заглушения шума достигается за счет размещения динамических срезов патрубков в полости камеры глушителя в узлах низших собственных резонансных форм колебаний газа в камере, соответствующих точкам, где колебания звукового давления минимальны. Эффективные (динамические) срезы учитывают действительное удлинение пульсирующих газовых столбов, заключенных в полостях патрубков за счет влияния ближнего гидродинамического поля у среза патрубка, путем присоединения некоторой близлежащей массы газа у статического среза патрубка. Практически динамический срез "длиннее" статического (геометрического) среза на величину 0,2...0,4d, где d - диаметр проходного сечения соответствующего патрубка. The well-known muffler design allows its successful use in sports cars, since it has the best acoustic performance with minimal hydraulic resistance and is simple and small in size. The efficiency of the silencer is achieved due to the fact that the maximum expansion of the silencing band and the elimination of specific periodic “dips” in the noise suppression characteristic is achieved by placing dynamic sections of the nozzles in the cavity of the silencer chamber at the nodes of the lower natural resonant forms of gas oscillations in the chamber corresponding to the points where the oscillations sound pressure are minimal. Effective (dynamic) sections take into account the actual elongation of pulsating gas columns enclosed in the nozzle cavities due to the influence of the near hydrodynamic field at the nozzle section by attaching some nearby gas mass at the static section of the pipe. The practically dynamic cut is “longer” than the static (geometric) cut by 0.2 ... 0.4d, where d is the diameter of the passage section of the corresponding pipe.

Описанная конструкция глушителя отличается компактностью и низкими гидродинамическими сопротивлениями, поскольку срезы патрубков расположены соосно и поток газов через полость глушителя транспортируется прямолинейно (без поворотов). The described silencer design is compact and has low hydrodynamic drags, since the sections of the nozzles are aligned and the gas flow through the silencer cavity is transported in a straight line (without turns).

Конструкция описанного глушителя достаточно хорошо вписывается, в частности, в концепцию спортивных автомобилей, некоторых стационарных энергетических установок и т.п., однако для легковых автомобилей массового производства, для которых требования по предельно допустимому уровню шума значительно выше, эффективности такого глушителя явно недостаточно. The design of the described silencer fits quite well, in particular, into the concept of sports cars, some stationary power plants, etc., however, for cars of mass production for which the requirements for the maximum permissible noise level are much higher, the effectiveness of such a silencer is clearly insufficient.

Дальнейшим совершенствованием описанного глушителя является конструкция (прототип), описанная в авторском свидетельстве СССР N 1420193, МКИ F 01 N 1/00, БИ N 32/88 (или более подробно см. Волгин С.Н. и др. Цветной иллюстрированный альбом. Автомобили ВАЗ-2110, ВАЗ-2111, ВАЗ-2112 и их модификации. Москва, "Третий Рим", 1998, с. 30-31), обладающая повышенной эффективностью заглушения и более широким диапазоном полосы заглушения, которая в настоящее время применяется в ряде моделей автомобилей производства ОАО "АВТОВАЗ". Further improvement of the described silencer is the design (prototype) described in the USSR author's certificate N 1420193, MKI F 01 N 1/00, BI N 32/88 (or for more details see SN Volgin and others. Color illustrated album. Cars VAZ-2110, VAZ-2111, VAZ-2112 and their modifications. Moscow, “Third Rome”, 1998, pp. 30-31), which has increased muffling efficiency and a wider range of muffler band, which is currently used in a number of models cars produced by AvtoVAZ.

Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания содержит корпус с торцевыми стенками и соосными впускным и выпускным патрубками, причем динамические срезы последних размещены внутри центральной камеры корпуса. Корпус глушителя выполнен овальным и снабжен по меньшей мере одной поперечной перегородкой с образованием камер с торцевыми стенками. Одна из камер выполнена более длинной, длина ее равна длине большей оси овала корпуса. Внутренние срезы патрубков размещены в одной из камер и расположены на расстоянии 1/4L от торцевых стенок последней, где L - длина камеры. Длина большей оси овала корпуса составляет (1,6...2,5)d, где d - диаметр патрубка. Часть патрубка, проходящего через камеру, выполнена перфорированной, при этом неперфорированная часть патрубка от его внутреннего среза составляет L/2. The exhaust silencer of an internal combustion engine comprises a housing with end walls and coaxial inlet and outlet nozzles, the dynamic sections of the latter being located inside the central chamber of the housing. The silencer housing is oval and provided with at least one transverse partition to form chambers with end walls. One of the chambers is made longer; its length is equal to the length of the larger axis of the body oval. The internal sections of the nozzles are placed in one of the chambers and are located at a distance of 1 / 4L from the end walls of the latter, where L is the length of the chamber. The length of the major axis of the body oval is (1.6 ... 2.5) d, where d is the diameter of the nozzle. Part of the pipe passing through the chamber is perforated, while the non-perforated part of the pipe from its internal cut is L / 2.

Некоторые конструктивные недостатки глушителя проявились в процессе его эксплуатации, при необходимости совершенствования конструкции для соответствия более жестким требованиям автомобилей по предельным значениям уровней их внешнего шума, а анализ конструкции позволяет утверждать о потенциальных возможностях ее дальнейшего совершенствования. В частности, во всех вариантах конструкции глушителя, представленных на фиг. 1-3 видно, что наиболее энергоемкая первая (и все нечетные) продольная низшая собственная резонансная форма колебаний из средней (центральной) камеры глушителя свободно пропускается в окружающую среду через выпускной патрубок 5. Это же самое наблюдается и со второй повысотной (радиальной) собственной модой колебаний объема камеры. Резонансная передача звука из камеры в окружающую среду происходит и на четвертой продольной собственной моде колебаний объема камеры (f4 = 4c/2L, где f - частота, c - скорость звука, L - длина средней камеры). Some design flaws of the muffler appeared during its operation, if necessary, design improvements to meet more stringent requirements of automobiles with regard to the limit values of their external noise levels, and structural analysis allows us to state the potential for its further improvement. In particular, in all of the silencer designs illustrated in FIG. 1-3 it can be seen that the most energy-intensive first (and all odd) longitudinal lowest intrinsic resonance mode of vibration from the middle (central) chamber of the muffler freely passes into the environment through the exhaust pipe 5. The same thing is observed with the second high-rise (radial) eigenmode camera volume fluctuations. Resonant sound transmission from the camera to the environment also occurs at the fourth longitudinal eigenmode of the chamber volume oscillations (f4 = 4c / 2L, where f is the frequency, c is the speed of sound, L is the length of the middle chamber).

Крайние (боковые) камеры глушителя, фиг. 1, согласно графическому описанию прототипа представляющие собой идентичные резонаторы концентричного типа, настроены на один и тот же резонансный частотный диапазон, что приводит к неоправданному дублированию подавления резонансных режимов и, в конечном итоге, ограничивает (заужает) полосу заглушения, в данном случае способствует нежелательному взаимному резонансному взаимодействию боковых камер и не позволяет использовать каждую из камер для целенаправленного шумоподавления конкретного отдельного резонансного диапазона в заданной частотной области звукового спектра. The extreme (side) chambers of the silencer, FIG. 1, according to the graphic description of the prototype, which are identical concentric-type resonators, are tuned to the same resonant frequency range, which leads to unjustified duplication of the suppression of resonant modes and, ultimately, limits (narrows) the damping band, in this case, contributes to an undesirable mutual resonant interaction of the side cameras and does not allow each of the cameras to be used for targeted noise reduction of a particular individual resonance range in a given oh frequency region of the sound spectrum.

В современных конструкциях глушителей шума автомобильных ДВС для улучшения ослабления передачи звука на указанных резонансных модах расширительной цилиндрической камеры с внутренними трубами широко используют звукопоглощающие набивки камер волокнистыми материалами. В настоящее время практически всеми автомобильными фирмами используется конструкция предварительного глушителя шума системы выхлопа с набивкой полости камеры глушителя из базальтового волокна. Обладая достаточно высокими термостойкими и звукопоглощающими характеристиками, такая набивка в ряде случаев ослабляет резонансные высокочастотные "свисты" глушителя на 4-й продольной и 2-й радиальной собственных модах колебаний воздушного объема камеры. Однако такая конструкция имеет и ряд существенных недостатков, основные из которых следующие:
- Волокнистое базальтовое волокно активно впитывает химически агрессивный конденсат выхлопных газов, что вызывает ускоренную внутреннюю коррозию корпуса глушителя, существенно сокращая срок его эксплуатации. Следует здесь отметить, что именно внутренняя коррозия, а не механические нагрузки являются основной причиной разрушения глушителей автомобильных ДВС.
In modern designs of noise suppressors of automobile ICEs, sound-absorbing chamber gaskets with fibrous materials are widely used to improve the attenuation of sound transmission at the indicated resonant modes of an expansion cylindrical chamber with internal pipes. Currently, almost all automotive companies use the design of a preliminary silencer for the exhaust system with gasket cavity basalt fiber silencer chamber. Possessing sufficiently high heat-resistant and sound-absorbing characteristics, such packing in some cases attenuates the resonant high-frequency “whistles” of the silencer at the 4th longitudinal and 2nd radial eigenmodes of oscillation of the air volume of the chamber. However, this design has a number of significant drawbacks, the main of which are as follows:
- Fibrous basalt fiber actively absorbs chemically aggressive exhaust condensate, which causes accelerated internal corrosion of the silencer housing, significantly reducing its life. It should be noted here that it is internal corrosion, and not mechanical stress, that is the main cause of the destruction of silencers in automobile ICEs.

- Волокнистое базальтовое волокно, вследствие вышеуказанной причины, вынуждает применять дорогостоящие хром-никелевые стали, использовать дополнительные устройства отсоса конденсата из полости камеры различными диффузорными газоприемниками, что дополнительно усложняет конструкцию и делает ее более дорогой. - Fibrous basalt fiber, due to the above reason, forces the use of expensive chrome-nickel steels, the use of additional condensate extraction devices from the chamber cavity by various diffuser gas receivers, which further complicates the design and makes it more expensive.

- В процессе эксплуатации базальтовые волокна частично выдуваются из полости глушителя в окружающую среду, что ведет к вредному и очень опасному для здоровья человека засорению воздушной среды мелкими частицами базальтовых волокон. - During operation, basalt fibers are partially blown from the silencer cavity into the environment, which leads to harmful and very dangerous for human health air pollution by small particles of basalt fibers.

- В процессе длительной эксплуатации изменяется пористость волокнистой набивки камеры из-за воздействия частиц углерода (сажи) и жидкого конденсата, что влечет ухудшение звукопоглощающих характеристик волокнистой набивки и снижению шумозаглушающей способности глушителя в целом. - During long-term operation, the porosity of the fibrous packing of the chamber changes due to exposure to carbon particles (soot) and liquid condensate, which leads to a deterioration in the sound-absorbing characteristics of the fibrous packing and a decrease in the sound-damping capacity of the silencer as a whole.

- Применение базальтовых волокон в технологии производства глушителей связано с вредными условиями производства, вследствие возможного попадания частиц волокон через органы дыхания в организм человека. - The use of basalt fibers in the production technology of silencers is associated with harmful production conditions, due to the possible ingress of fiber particles through the respiratory system into the human body.

Предлагаемая ниже конструкция глушителя предполагает повышение его акустической эффективности за счет расширения частотного диапазона и амплитуды заглушения, исключения дефектных диапазонов резонансной передачи звука на наиболее энергоемких низших (первой и четвертой продольных и второй радиальной) собственных резонансных модах колебаний газового объема центральной камеры путем дополнительной акустической настройки глушителя, что достигается путем изменения конструктивных параметров прототипа. The silencer design proposed below involves increasing its acoustic efficiency by expanding the frequency range and damping amplitude, eliminating the defective ranges of resonant sound transmission at the most energy-intensive lower (first and fourth longitudinal and second radial) natural resonance modes of gas volume oscillations of the central chamber by additional acoustic tuning of the silencer that is achieved by changing the design parameters of the prototype.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном глушителе шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, содержащем цилиндрический корпус с торцовыми стенками, в котором посредством поперечных перегородок образованы три камеры: входная, центральная и выходная, соосные входной и выходной патрубки, гидравлически подключенные к соответствующим камерам посредством перфорированных участков патрубков, и свободные срезы которых размещены в центральной камере, причем свободный динамический срез выходного патрубка размещен в узловой зоне второй низшей собственной продольной моды колебаний газового объема, заключенного в центральной камере, динамический срез входного патрубка размещен в узловой зоне первой низшей собственной продольной моды колебаний газового объема, заключенного в центральной камере, при этом суммарный объем крайних камер глушителя примерно, с допуском ± 0,05 величины объема, равен объему его центральной камеры и сами крайние камеры выполнены в виде разнонастроенных концентричных резонаторов, настроенных на подавление частот резонансных передач шума основной камеры на четвертой продольной и второй радиальной низших собственных резонансных модах колебаний газового объема центральной камеры. The essence of the invention lies in the fact that in the known silencer of an exhaust of an internal combustion engine comprising a cylindrical body with end walls, in which three chambers are formed by transverse partitions: an inlet, a central and an outlet, coaxial inlet and outlet pipes hydraulically connected to the respective chambers by perforated portions of the nozzles, and free sections of which are placed in the Central chamber, and a free dynamic section of the outlet pipe is placed in the nodal in the zone of the second lowest intrinsic longitudinal mode of gas volume oscillations enclosed in the central chamber, a dynamic section of the inlet pipe is located in the nodal zone of the first lower intrinsic longitudinal mode of oscillations of the gas volume enclosed in the central chamber, with the total volume of the end silencer chambers being approximately ± 0 , 05 the volume value is equal to the volume of its central chamber and the extreme chambers themselves are made in the form of differently configured concentric resonators tuned to suppress the frequencies of resonant transmissions mind the main chamber at the fourth and second radial longitudinal lowest natural resonant modes of the gas volume of the central chamber oscillations.

Настройка резонаторов, образованных кольцевыми объемами крайних камер, сообщенных с патрубками посредством участков перфорации, осуществляется за счет подбора степени перфорации участков, динамической толщины отверстий перфорации, учитывающей присоединенную колеблющуюся массу воздуха в отверстиях перфорации и величины объема полостей соответствующей камеры и рассчитывается по известной формуле:
для четвертой продольной собственной моды колебаний газового объема центральной камеры

Figure 00000002

для второй радиальной собственной моды колебаний газового объема центральной камеры
Figure 00000003

где c - скорость звука,
L - длина центральной камеры,
F - суммарная площадь проходного сечения отверстий перфорации в заданной камере (входной, выходной),
h - длина горлышка резонатора (динамическая толщина отверстия перфорации), с присоединенной массой газа Δ h = 2(0,44
Figure 00000004
),
Fотв - площадь одного отверстия,
V - объем соответственно входной (при настройке на подавление 4-й продольной собственной моды) или выходной (при настройке на подавление 2-й радиальной собственной моды) камеры глушителя,
D - приведенный диаметр корпуса глушителя. Для кругового цилиндра D = Dцилиндра; для корпуса, имеющего форму овала D = S/П, где S - площадь поперечного сечения овала и П - периметр этого сечения.The resonators formed by the annular volumes of the outer chambers in communication with the nozzles through the perforation sections are tuned by selecting the degree of perforation of the sections, the dynamic thickness of the perforation holes, taking into account the attached oscillating mass of air in the perforation holes and the volume of the cavities of the corresponding chamber and is calculated by the well-known formula:
for the fourth longitudinal eigenmode of oscillation of the gas volume of the central chamber
Figure 00000002

for the second radial eigenmodes of oscillation of the gas volume of the Central chamber
Figure 00000003

where c is the speed of sound,
L is the length of the Central chamber,
F is the total area of the bore of the perforation holes in a given chamber (input, output),
h is the length of the resonator neck (dynamic thickness of the perforation hole), with the attached mass of gas Δ h = 2 (0.44
Figure 00000004
),
F holes - one hole area,
V is the volume, respectively, of the input (when setting to suppress the 4th longitudinal eigenmode) or output (when setting to suppress the 2nd radial eigenmode) muffler chamber,
D is the reduced diameter of the silencer body. For a circular cylinder D = D cylinder ; for an oval-shaped case D = S / P, where S is the cross-sectional area of the oval and P is the perimeter of this section.

При таком конструктивном исполнении глушителя сводится к минимуму отрицательное влияние на его акустическую эффективность всех нечетных и низших (наиболее энергоемких) четных собственных резонансных мод колебаний газового объема в его расширительной камере, связанное с устранением полос пропускания (частотных провалов) на указанных выше собственных резонансных модах. Выбор различных объемов и резонансных настроек боковых камер глушителя исключает нежелательное резонансное взаимодействие этих камер. With this design, the silencer minimizes the negative impact on its acoustic efficiency of all the odd and lowest (most energy-intensive) even natural resonance modes of gas volume oscillations in its expansion chamber, associated with the elimination of transmission bands (frequency dips) in the above natural resonance modes. The choice of different volumes and resonant settings of the side chambers of the silencer eliminates the unwanted resonant interaction of these chambers.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где
на фиг. 1 показан общий вид глушителя шума выхлопа,
на фиг. 2 показана схема внутренних элементов глушителя,
на фиг. 3. ..6 показаны эпюры распределения полей звуковых давлений на низших (соответственно с первой по четвертую) собственных резонансных продольных модах колебаний газового объема в центральной камере глушителя,
на фиг. 7 и 8 показаны эпюры распределения полей звуковых давлений на низших (соответственно первой и второй) собственных резонансных радиальных модах колебаний газового объема в центральной и боковых камерах глушителя.
The invention is illustrated in the drawings, where
in FIG. 1 shows a general view of an exhaust silencer,
in FIG. 2 shows a diagram of the internal elements of the silencer,
in FIG. 3. ..6 plots of the distribution of sound pressure fields on the lower (first to fourth, respectively) eigen resonant longitudinal modes of gas volume oscillations in the central chamber of the silencer are shown,
in FIG. Figures 7 and 8 show diagrams of the distribution of sound pressure fields on the lower (first and second) eigen resonant radial modes of gas volume oscillations in the central and side chambers of the silencer.

На эпюрах символом -P- обозначен модуль звукового давления. On the diagrams, the symbol -P- denotes the sound pressure module.

Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, показанный на фиг. 1, содержит цилиндрический корпус 1 с торцовыми стенками 2 и 3, в котором посредством поперечных перегородок 4 и 5 образованы три камеры: входная 6, центральная 7 и выходная 8, соосные входной 9 и выходной 10 патрубки, гидравлически подключенные к соответствующим камерам 6 и 8 посредством перфорированных участков 11 и 12, и свободные срезы которых размещены в центральной камере 7, причем свободный динамический срез 13 выходного патрубка 10 размещен в узловой зоне второй низшей собственной продольной моды, фиг. 4, колебаний газового объема, заключенного в центральной камере 7, фиг. 2, динамический срез 14 входного патрубка 9 размещен в узловой зоне первой низшей собственной продольной моды, фиг. 3, колебаний газового объема, заключенного в центральной камере 7, фиг. 2, при этом суммарный объем крайних камер глушителя, с соотношением объемов 3 : 2, равен объему его центральной камеры, и сами крайние камеры выполнены в виде концентричных резонаторов, целенаправленно настроенных на частоты резонансных передач основной камеры на четвертой продольной, фиг. 6, и второй радиальной, фиг. 8, низших собственных резонансных модах колебаний газового объема центральной камеры 7. The exhaust silencer shown in FIG. 1, comprises a cylindrical body 1 with end walls 2 and 3, in which three chambers are formed by transverse partitions 4 and 5: input 6, central 7 and output 8, coaxial input 9 and output 10 nozzles hydraulically connected to the respective chambers 6 and 8 by means of perforated sections 11 and 12, and free sections of which are placed in the central chamber 7, the free dynamic section 13 of the outlet pipe 10 being located in the nodal zone of the second lower proper longitudinal mode, FIG. 4, oscillations of the gas volume enclosed in the central chamber 7, FIG. 2, a dynamic slice 14 of the inlet pipe 9 is located in the nodal zone of the first lower proper longitudinal mode, FIG. 3, oscillations of the gas volume enclosed in the central chamber 7, FIG. 2, while the total volume of the extreme chambers of the silencer, with a volume ratio of 3: 2, is equal to the volume of its central chamber, and the extreme chambers themselves are made in the form of concentric resonators, purposefully tuned to the frequencies of the resonant transmissions of the main chamber on the fourth longitudinal, FIG. 6, and the second radial, FIG. 8, lower eigen resonance modes of oscillations of the gas volume of the central chamber 7.

Работает глушитель обычным образом. The muffler works in the usual way.

Выхлопные газы по входному патрубку 9 поступают через свободный срез 14 в центральную камеру 7 глушителя и, вследствие внезапного расширения акустического волновода, определяемого соотношением проходных сечений патрубка 9 и камеры 7 частично отражаются обратно к источнику излучения (выпускному клапану), а частично передаются к свободному срезу 13 выходного патрубка 10, и, вследствие внезапного сужения проходного сечения акустического волновода, определяемого аналогичным соотношением проходных сечений камеры 7 и патрубка 10, аналогичным образом частично отражаются в сторону источника излучения и частично выводятся из камеры глушителя по патрубку 10 в атмосферу. Exhaust gases through the inlet pipe 9 enter through a free cut 14 into the central chamber 7 of the muffler and, due to the sudden expansion of the acoustic waveguide, determined by the ratio of the flow cross sections of the pipe 9 and the chamber 7 are partially reflected back to the radiation source (exhaust valve), and partially transferred to the free cut 13 of the outlet pipe 10, and, due to a sudden narrowing of the passage section of the acoustic waveguide, determined by a similar ratio of the passage sections of the chamber 7 and the pipe 10, similar to the sample the gas are partially reflected towards the radiation source and partially removed from the silencer chamber through the pipe 10 to the atmosphere.

В процессе непрерывных отражений звуковых волн образующиеся обратные волны взаимодействуют с прямыми, вследствие противофазных наложений частично компенсируются в зонах резких изменений проходных сечений волновода и, соответственно, резкого изменения акустического сопротивления волновода и фрикционных потерь возникают также необратимые преобразования звуковой энергии в тепловую с соответствующим ослаблением передаваемой в окружающую среду звуковой энергии от системы выхлопа ДВС. In the process of continuous reflections of sound waves, the generated backward waves interact with the direct ones, due to antiphase overlays, they are partially compensated in areas of sharp changes in the passage sections of the waveguide and, accordingly, a sharp change in the acoustic impedance of the waveguide and frictional losses, irreversible conversions of sound energy into thermal energy with corresponding attenuation of the environment of sound energy from the engine exhaust system.

Звуковая энергия, транслируемая по газоводным патрубкам 9 и 10 глушителя в зонах перфорированных участков 11 и 12 претерпевает резонансное ослабление на отдельных частотных диапазонах, на которые настроена соответствующая акустическая камера 6 или 8. The sound energy transmitted through the gas pipes of the silencer 9 and 10 in the zones of the perforated sections 11 and 12 undergoes resonant attenuation in the individual frequency ranges to which the corresponding acoustic chamber 6 or 8 is tuned.

В этом случае кольцевая масса газа, сосредоточенная вокруг патрубка, играет роль упругого элемента (пружины), а масса газа, сосредоточенная в отверстиях перфорации, играет роль колеблющейся массы на этой пружине. In this case, the annular mass of gas concentrated around the nozzle plays the role of an elastic element (spring), and the mass of gas concentrated in the perforation holes plays the role of an oscillating mass on this spring.

В результате акустического резонанса (короткого акустического замыкания) на заданной частоте колебаний, амплитуда этих колебаний массы газа в горлышках перфорированных отверстий становится большой, фаза колебаний является противоположной фазе прямых и обратных волн этой же частоты, транслируемой по газоводу и вследствие существенного трения большеамплитудных колебаний о стенки перфорированных отверстий акустическая энергия преобразовывается в тепловую и таким образом происходит общее ослабление звуковой энергии в заданном (настроенном) частотном диапазоне. As a result of acoustic resonance (short acoustic short circuit) at a given vibration frequency, the amplitude of these gas mass oscillations in the necks of perforated holes becomes large, the oscillation phase is the opposite phase of forward and backward waves of the same frequency, transmitted along the gas duct and due to significant friction of large-amplitude oscillations against the walls perforated holes, acoustic energy is converted into heat, and thus there is a general attenuation of sound energy at a given deny) frequency range.

При этом динамический срез 14 входного патрубка не возбуждает в центральной камере 7 глушителя наиболее энергоемкую первую, фиг. 3, собственную резонансную продольную моду колебаний объема камеры 7, поскольку он размещен в узловой зоне (со значением модуля давления около нуля) звукового давления на этой форме колебаний. Это относится и ко всем нечетным более высокочастотным аналогичным модам, см. фиг. 5. Одновременно с этим, возбужденная в камере 7 вторая продольная собственная мода, фиг. 4, не передается выходным патрубком 10 из камеры 7 в атмосферу, поскольку динамический срез 13 выходного патрубка 10 размещен в узле (нулевом значении звукового давления) этой формы колебаний. Возбужденная в центральной камере 7 четвертая продольная, фиг. 6, собственная резонансная форма колебаний подавляется настроенным на частоту рассматриваемой моды концентричных резонатором, образованным кольцевым объемом камеры 6 и отверстиями перфорации участка 11, в которых (отверстиях) в результате интенсивных резонансных колебаний звуковой волны значительная часть звуковой энергии преобразуется в тепловую. Совершенно аналогичный механизм подавления второй низшей радиальной собственной моды колебаний, фиг. 8, реализован концентричным резонатором, образованным кольцевым объемом выходной камеры 8 и отверстиями участка перфорации 12 и настроенным на доминирующую частоту этой моды. Что касается первой радиальной собственной моды, фиг. 7, то она не возбуждается в силу того, что ось выходного патрубка 10 проходит через центр тяжести объема центральной камеры 7, т.е. находится в узле колебаний этой моды. In this case, the dynamic cut 14 of the inlet pipe does not excite the most energy-intensive first in the central chamber 7 of the muffler, FIG. 3, the intrinsic resonant longitudinal vibration mode of the volume of the chamber 7, since it is located in the nodal zone (with a pressure modulus of about zero) of sound pressure on this waveform. This applies to all odd higher-frequency analogous modes, see FIG. 5. At the same time, the second longitudinal eigenmode excited in the chamber 7, FIG. 4, is not transmitted by the outlet pipe 10 from the chamber 7 to the atmosphere, since the dynamic cut 13 of the outlet pipe 10 is located in the node (zero sound pressure value) of this waveform. Excited in the central chamber 7 is a fourth longitudinal one, FIG. 6, the intrinsic resonance mode of vibration is suppressed by the concentric resonator tuned to the frequency of the mode in question, formed by the annular chamber volume 6 and the perforation holes of section 11, in which (holes), as a result of intense resonant vibrations of the sound wave, a significant part of the sound energy is converted into heat. A completely similar mechanism for suppressing the second lowest radial eigenmodes, FIG. 8 is implemented by a concentric resonator formed by the annular volume of the output chamber 8 and the holes of the perforation section 12 and tuned to the dominant frequency of this mode. Regarding the first radial eigenmode, FIG. 7, it is not excited due to the fact that the axis of the outlet pipe 10 passes through the center of gravity of the volume of the central chamber 7, i.e. located in the vibration node of this mode.

Выполнение камер различных объемов в сочетании 0,3±0,05 : 0,5±0,05 : 0,2±0,05 позволяет избежать резонансных совпадений, более просто осуществлять настройку камер применением однотипной перфорации, расширить полосу заглушения шума. The implementation of cameras of various volumes in combination of 0.3 ± 0.05: 0.5 ± 0.05: 0.2 ± 0.05 allows you to avoid resonant coincidences, it is easier to configure cameras using the same type of perforation, and expand the noise suppression band.

Таким образом, за счет обеспечения более оптимальных, с точки зрения акустики, геометрических параметров элементов глушителя, достигается повышение его акустической эффективности. Thus, by providing more optimal, from the point of view of acoustics, geometric parameters of the silencer elements, an increase in its acoustic efficiency is achieved.

В сравнении с прототипом заявляемый глушитель шума выхлопа имеет более широкий частотный диапазон и уровень заглушения и, следовательно, большую акустическую эффективность. Ожидаемый дополнительный эффект от использования предлагаемого глушителя в системе выпуска отработавших газов автомобилей ВАЗ взамен штатного (серийного) дополнительного глушителя составляет не менее 3 дБА. In comparison with the prototype of the inventive exhaust silencer has a wider frequency range and level of damping and, therefore, greater acoustic efficiency. The expected additional effect of using the proposed muffler in the exhaust system of VAZ automobiles instead of the standard (serial) additional muffler is at least 3 dBA.

Claims (2)

1. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, содержащий цилиндрический корпус с торцевыми стенками, в котором посредством поперечных перегородок образованы три камеры: входная, центральная и выходная, соосные входной и выходной патрубки, гидравлически подключенные к входной и выходной камерам посредством перфорированных участков и свободные срезы которых размещены в центральной камере, причем свободный динамический срез выходного патрубка размещен в узловой зоне второй низшей собственной продольной моды колебаний газового объема, заключенного в центральной камере, отличающийся тем, что свободный динамический срез входного патрубка размещен в узловой зоне первой низшей собственной продольной моды колебаний газового объема, заключенного в центральной камере, при этом суммарный объем крайних камер глушителя равен объему его центральной камеры, а сами крайние камеры выполнены в виде концентричных резонаторов, настроенных на подавление частот резонансных передач шума основной камеры на четвертой продольной и второй радиальной низших собственных резонансных мод колебаний газового объема центральной камеры. 1. A silencer of the exhaust exhaust of an internal combustion engine, comprising a cylindrical body with end walls, in which three chambers are formed by transverse baffles: inlet, center and outlet, coaxial inlet and outlet pipes hydraulically connected to the inlet and outlet chambers by means of perforated sections and free sections which are located in the Central chamber, and a free dynamic section of the outlet pipe is located in the nodal zone of the second lowest intrinsic longitudinal mode of gas oscillations volume enclosed in the central chamber, characterized in that the free dynamic section of the inlet pipe is located in the nodal zone of the first lowest intrinsic longitudinal mode of oscillation of the gas volume enclosed in the central chamber, while the total volume of the outermost silencer chambers is equal to the volume of its central chamber the outermost chambers are made in the form of concentric resonators tuned to suppress the frequencies of the resonant noise transmission of the main chamber at the fourth longitudinal and second radial lower intrinsic resonances modes of oscillations of the gas volume of the central chamber. 2. Глушитель по п.1, отличающийся тем, что соотношение объемов входной, центральной и выходной камер соответственно составляет 0,3 ± 0,05 : 0,5 ± 0,05 : 0,2 ± 0,05. 2. The muffler according to claim 1, characterized in that the ratio of the volumes of the input, central and output chambers, respectively, is 0.3 ± 0.05: 0.5 ± 0.05: 0.2 ± 0.05.
RU99122450/06A 1999-10-26 1999-10-26 Internal combustion engine exhaust muffler RU2172846C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99122450/06A RU2172846C2 (en) 1999-10-26 1999-10-26 Internal combustion engine exhaust muffler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99122450/06A RU2172846C2 (en) 1999-10-26 1999-10-26 Internal combustion engine exhaust muffler

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2172846C2 true RU2172846C2 (en) 2001-08-27

Family

ID=37435692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99122450/06A RU2172846C2 (en) 1999-10-26 1999-10-26 Internal combustion engine exhaust muffler

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2172846C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5365025A (en) Low backpressure straight-through reactive and dissipative muffler
US5350888A (en) Broad band low frequency passive muffler
US8312962B2 (en) Sound absorber having helical fixtures
RU94025608A (en) Multisection silencer
KR20170138512A (en) An acoustic attenuator for damping pressure vibrations in an exhaust system of an engine, an acoustic attenuation system using the attenuators, and method of damping pressure vibrations in an exhaust system of an engine
RU2281405C1 (en) Multisectional silencer
RU114727U1 (en) EXHAUST GAS NOISE MUFFLER
RU2172846C2 (en) Internal combustion engine exhaust muffler
JP2006207378A (en) Noise reduction device for exhaust system and exhaust system having the same
KR100835709B1 (en) Exhaust silencer for engine exhaust system
RU2192548C2 (en) Internal combustion engine multichamber muffler
RU2191268C2 (en) Internal combustion engine muffler
RU55873U1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE EXHAUST SILENCER
RU2460889C1 (en) Automotive ice exhaust gas silencer
RU55037U1 (en) MULTI-CAMERA NOISE MUFFLER OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE
RU61350U1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE EXHAUST SILENCER
RU2191269C2 (en) Internal combustion engine muffler
RU195483U1 (en) Muffler
RU81768U1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE EXHAUST SILENCER
KR101693887B1 (en) Muffler with multi-resonator for construction equipment
RU56963U1 (en) MULTI-CHAMBER NOISE SILENCER EXHAUST GASES OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE OF A WHEELED VEHICLE
RU50254U1 (en) MULTI-CAMERA NOISE EXHAUST SILENCER OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE
SU1359444A1 (en) Exhaust noise muffler of internal combustion engine
JP2006283625A (en) Muffler reducing high frequency noise
RU2046965C1 (en) Exhaust silencer for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051027

NF4A Reinstatement of patent