RU56960U1

RU56960U1 - MULTI-CAMERA NOISE MUFFLER OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: RU56960U1
Application number: RU2005125237/22U
Authority: RU
Inventors: Михаил Ильич Фесина; Евгений Владимирович Филин; Рудольф Натанович Старобинский
Original assignee: Открытое акционерное общество "АВТОВАЗ"
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2005-08-08
Publication date: 2006-09-27

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно, к многокамерным глушителям шума выхлопа двигателей внутреннего сгорания.The utility model relates to mechanical engineering, in particular engine manufacturing, namely, to multi-chamber silencers of exhaust noise of internal combustion engines.

Глушитель содержит цилиндрический корпус с торцевыми стенками, в котором образованы впускная, промежуточная и выпускная камеры, разделенные перегородками, а также соединяющие полости этих камер впускной, выпускной и промежуточные патрубки, по крайней мере, на участке выпускного патрубка которого размещен концентричный резонатор образованный перфорированным участком выпускного патрубка и цилиндрическим кожухом, охватывающим перфорированный участок выпускного патрубка.The muffler comprises a cylindrical body with end walls, in which an inlet, intermediate and exhaust chambers are divided by partitions, as well as connecting cavities of these chambers of the inlet, outlet and intermediate pipes, at least in a section of the exhaust pipe of which a concentric resonator formed by a perforated section of the exhaust pipe is placed pipe and a cylindrical casing covering the perforated section of the exhaust pipe.

Отличительной особенностью глушителя является то, что: площадь отверстий перфораций стенки перфорированного участка выпускного патрубка внутри концентричной резонаторной камеры составляет 0,6 от площади проходного поперечного сечения выпускного патрубка, перфорированный участок промежуточного патрубка размещен на выходной части концентричной резонаторной камеры таким образом, чтоA distinctive feature of the silencer is that: the area of the perforations of the wall of the perforated section of the exhaust pipe inside the concentric resonator chamber is 0.6 of the area of the passage cross section of the exhaust pipe, the perforated section of the intermediate pipe is placed on the output of the concentric resonator chamber in such a way that

а длина неперфорированной входной части выпускного патрубка находящейся вне концентричной резонаторной камеры равнаand the length of the non-perforated inlet of the exhaust pipe located outside the concentric resonator chamber is

где:Where:

L_тупик - длина неперфорированной (тупиковой) входной части выпускного патрубка внутри концентричной резонаторной камеры до первого ряда отверстий перфорации;L _{dead end} - the length of the non-perforated (dead end) inlet of the exhaust pipe inside the concentric resonator chamber to the first row of perforation holes;

L_вход - длина входной части выпускного патрубка вне концентричной резонаторной камеры;L _input - the length of the inlet of the exhaust pipe outside the concentric resonator chamber;

L_резон - длина части выпускного патрубка внутри концентричной резонаторной камеры;L _reson - the length of the part of the exhaust pipe inside the concentric resonator chamber;

ε - степень перфорации перфорированной части выпускного патрубка;ε is the degree of perforation of the perforated part of the exhaust pipe;

d_патр - диаметр проходного поперечного сечения выпускного патрубка;d _pat - the diameter of the passage cross section of the exhaust pipe;

ε=F_{отв.перф.}/F_{патр.перф.} ε = F _{hole perforated} / F _patr.perf.

F_{отв.перф.} - суммарная площадь отверстий перфорации 23 перфорированного участка выпускного патрубка 10;F _perforated - the total area of the perforation holes 23 of the perforated section of the exhaust pipe 10;

F_{патр.перф.} - площадь внешней поверхности стенки перфорированного участка выпускного патрубка 10, ограниченного крайними кромками отверстий первого и последнего ряда перфорации.F _pat.perf. - the area of the outer wall surface of the perforated section of the exhaust pipe 10, bounded by the extreme edges of the holes of the first and last row of perforation.

Полезная модель обеспечивает высокую эффективность работы глушителя (высокое шумозаглушение) преимущественно в диапазоне оборотов максимального крутящего момента на коленчатом вале двигателя внутреннего сгоранияThe utility model provides high muffler performance (high silencing) mainly in the speed range of the maximum torque on the crankshaft of an internal combustion engine

1 н.п. ф-лы, 5 ил.1 n.p. f-ly, 5 ill.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности двигателестроению, а именно, к многокамерным глушителям шума выхлопа двигателей внутреннего сгорания (далее ДВС).The utility model relates to mechanical engineering, in particular engine manufacturing, namely, to multi-chamber silencers of exhaust noise of internal combustion engines (hereinafter ICE).

Известны глушители шума выхлопа для ДВС, конструкции которых описаны в патентах РФ №№641140, 1245726, 1043329, 1019082, 1010306. Указанные конструкции глушителей шума выхлопа для ДВС содержат цилиндрический корпус с торцевыми стенками, впускную и выпускную камеры, впускной и выпускной патрубки, срезы которых размещены соответственно внутри полостей впускной и выпускной камер. Такие глушители относительно просты в изготовлении, но недостаточно эффективны по шумозаглушению для выполнения современных требований более жестких стандартов на внешний и внутренний шум транспортных средств.Known exhaust silencers for internal combustion engines, the designs of which are described in RF patents Nos. 641140, 1245726, 1043329, 1019082, 1010306. These exhaust silencers for internal combustion engines include a cylindrical body with end walls, inlet and outlet chambers, inlet and outlet pipes, cuts which are respectively placed inside the cavities of the inlet and outlet chambers. Such silencers are relatively simple to manufacture, but not sufficiently effective in noise suppression to meet modern requirements of more stringent standards for the external and internal noise of vehicles.

Известен глушитель шума выхлопа для ДВС с более высокой эффективностью заглушения шума выхлопа, авторское СССР №1420193, МКИ 7 F 01 N 1/00, БИ №32/88, (см. также Волгин С.Н. и др. Цветной иллюстрированный альбом. Автомобили ВАЗ-2110, ВАЗ-2111, ВАЗ-2112 и их модификации. Москва, «Третий Рим»), принятый в качестве прототипа, который в настоящее время применяется на ряде моделей автомобилей ОАО «АВТОВАЗ» и СП «GM-AVTOVAZ». Глушитель шума выхлопа для ДВС содержит цилиндрический корпус с торцевыми стенками, три камеры, - впускную, выпускную и промежуточную, разделенные перегородками, соосные впускной и выпускной патрубки, срезы которых размещены соответственно внутри впускной и выпускной камер и два Known exhaust silencer for internal combustion engines with higher efficiency of damping exhaust noise, copyright USSR No. 1420193, MKI 7 F 01 N 1/00, BI No. 32/88, (see also Volgin S.N. and others. Color illustrated album. Automobiles VAZ-2110, VAZ-2111, VAZ-2112 and their modifications. Moscow, “Third Rome”), adopted as a prototype, which is currently used on a number of automobile models of OJSC “AVTOVAZ” and JV “GM-AVTOVAZ”. The exhaust silencer for an internal combustion engine contains a cylindrical body with end walls, three chambers, an inlet, outlet and intermediate, separated by partitions, coaxial inlet and outlet pipes, sections of which are respectively placed inside the inlet and outlet chambers and two

промежуточных патрубка, расположенных аксиально по обе стороны от оси корпуса, по которым через открытые прямые и боковые срезы патрубков проходит выхлопной газ из впускной камеры, через промежуточную, в выпускную камеру и резонатор, установленный на выпускном патрубке. Для ослабления передачи шума из промежуточного патрубка в выпускную камеру на выпускном прямом срезе этого патрубка установлена торцевая заглушка, препятствующая передаче звука вместе с прямым потоком газов, а выход газов и звука происходит через перфорации в боковой поверхности патрубка. Перегородка в промежуточной камере (задняя по ходу глушителя) содержит крупные отверстия и не выполняет функции разделяющего элемента камеры, и по сути - является технологическим крепежным элементом для фиксации заданных пространственных положений патрубков и кожуха резонатора. Известная конструкция глушителя позволяет использовать его в настоящее время, в частности, на легковых автомобилях, так как он обладает вполне высокой шумозаглушающей эффективностью, как на средних частотах (за счет использования трех расширительных камер), так и на высоких частотах - в том числе и за счет наличия концентричного резонатора, смонтированного на выпускном патрубке, что позволяет удовлетворять требованиям действующих национальных и международных стандартов, лимитирующих внешний и внутренний шум транспортных средств. Недостатком этой конструкции глушителя является уменьшение эфективности шумоглушения на резонансных частотах промежуточного патрубка соединяющего промежуточную и впускную камеры глушителя, что обуславливает передачу и излучение интенсивного звука, на этих частотах, из глушителя в окружающую среду и не удовлетворяет более жестким перспективным требованием действующих национальных и международных стандартов, лимитирующих внешний и внутренний шум транспортных средств.intermediate pipes located axially on both sides of the housing axis, through which exhaust gas from the inlet chamber passes through open straight and side sections of the pipes, through the intermediate, into the exhaust chamber and a resonator mounted on the exhaust pipe. To attenuate the transmission of noise from the intermediate pipe to the exhaust chamber, an end plug is installed on the exhaust straight cut of this pipe, which prevents the transmission of sound along with a direct gas flow, and the gas and sound exit through perforations in the side surface of the pipe. The partition in the intermediate chamber (rear along the muffler) contains large openings and does not act as a separating element of the chamber, and in fact is a technological fastener for fixing the given spatial positions of the pipes and the resonator casing. The well-known muffler design allows it to be used at present, in particular, in passenger cars, since it has quite high sound-damping efficiency, both at medium frequencies (due to the use of three expansion chambers) and at high frequencies - including for due to the presence of a concentric resonator mounted on the exhaust pipe, which allows you to meet the requirements of existing national and international standards that limit the external and internal noise of vehicles. The disadvantage of this design of the muffler is the reduction in the efficiency of noise attenuation at the resonant frequencies of the intermediate pipe connecting the muffler to the intermediate and inlet chambers, which causes the transmission and emission of intense sound from these mufflers into the environment and does not satisfy the more stringent prospective requirements of current national and international standards, limiting the external and internal noise of vehicles.

Техническая задача, решаемая полезной моделью, подразумевает повысить эффективность работы глушителя, в частности, обеспечить высокое шумозашлушение преимущественно в диапазоне оборотов максимального крутящего момента на коленчатом вале ДВС.The technical problem solved by the utility model is to increase the efficiency of the muffler, in particular, to provide high noise damping mainly in the speed range of the maximum torque on the crankshaft of the internal combustion engine.

Решение технической задачи заключается в том, что предлагается устройство многокамерного глушителя шума выхлопа ДВС, содержащее цилиндрический корпус с торцевыми стенками, в котором образованы впускная, The solution to the technical problem lies in the fact that the device of a multi-chamber exhaust silencer for engine exhaust is proposed, comprising a cylindrical body with end walls, in which an inlet,

промежуточная и выпускная камеры, разделенные перегородками, а также соединяющие полости этих камер впускной, выпускной и промежуточные патрубки, на участке выпускного патрубка которого размещен концентрическая резонаторная камера, образованная стенками выпускного патрубка и цилиндрическим кожухом, охватывающим перфорированный участок выпускного патрубка, и отличающееся тем, что:the intermediate and exhaust chambers, separated by partitions, as well as connecting the cavities of these chambers of the inlet, outlet and intermediate nozzles, in the section of the outlet pipe of which there is a concentric resonator chamber formed by the walls of the outlet pipe and a cylindrical casing covering the perforated section of the outlet pipe, and characterized in that :

а) площадь отверстий перфораций стенки перфорированного участка выпускного патрубка охваченного цилиндрическим кожухом составляет 0,60 от площади проходного поперечного сечения выпускного патрубка,a) the area of the perforations of the wall of the perforated section of the outlet pipe covered by the cylindrical casing is 0.60 of the area of the passage cross section of the outlet pipe,

б) перфорированный участок выпускного патрубка размещен на выходной части резонаторной камеры таким образом, чтоb) the perforated section of the exhaust pipe is placed on the output part of the resonator chamber in such a way that

где:Where:

ε=F_{отв.перф}/F_{патр.перф.}, ε = F _{drilled hole} / F _{drilled hole} ,

F_{отв.перф.} - суммарная площадь отверстий перфорации 23 перфорированного участка выпускного патрубка 10,F _perforated - the total area of the perforation holes 23 of the perforated section of the exhaust pipe 10,

F_{патр.перф.} - площадь внешней поверхности стенки перфорированного участка выпускного патрубка 10, ограниченного крайними кромками отверстий первого и последнего ряда перфорации,F _pat.perf. - the area of the outer wall surface of the perforated section of the exhaust pipe 10, bounded by the extreme edges of the holes of the first and last row of perforation,

в) длина неперфорированной входной части выпускного патрубка, (L_вход), находящейся вне резонаторной камеры (до торцевой стенки 28 цилиндрического кожуха концентрической резонаторной камеры 22), равнаc) the length of the non-perforated inlet part of the outlet pipe, (L _inlet ) located outside the resonator chamber (up to the end wall 28 of the cylindrical casing of the concentric resonator chamber 22), is equal to

где:Where:

L_тупик - длина неперфорированной входной части выпускного патрубка 10, размещенной внутри резонаторной камеры 22 от торцевой стенки 28 цилиндрического кожуха 24 концентрической резонаторной камеры до первого ряда отверстий перфорации 23;L _{dead end} - the length of the non-perforated inlet of the exhaust pipe 10 located inside the resonator chamber 22 from the end wall 28 of the cylindrical casing 24 of the concentric resonator chamber to the first row of perforation holes 23;

L_вход - длина входной части выпускного патрубка 10 размещенная вне торцевой стенки 28 цилиндрического кожуха 24 концентрической резонаторной камеры;L _input - the length of the inlet part of the exhaust pipe 10 located outside the end wall 28 of the cylindrical casing 24 of the concentric resonator chamber;

L_резон - длина части выпускного патрубка 10 внутри концентрической резонаторной камеры, ограниченная торцевыми стенками 28 и 29;L _reson - the length of the part of the exhaust pipe 10 inside the concentric resonator chamber, limited by the end walls 28 and 29;

ε - степень перфорации перфорированного участка выпускного патрубка 10;ε is the degree of perforation of the perforated section of the exhaust pipe 10;

d_патр - диаметр проходного поперечного сечения выпускного патрубка 10;d _pat - the diameter of the passage cross-section of the exhaust pipe 10;

При промышленном изготовлении конструкции глушителя допустимы интервалы отклонений от заявляемых значений, которые могут составлять ±1% от номинала и обусловлены допусками на изготовление, указанными в технической документации (рабочих чертежах).In the industrial manufacture of the silencer design, deviation intervals from the declared values are permissible, which can be ± 1% of the nominal value and are due to manufacturing tolerances indicated in the technical documentation (working drawings).

Благодаря этой особенности устройства глушителя, как показали исследования опытных образцов, достигнута высокая эффективности его работы (высокое шумозаглушение) преимущественно в диапазоне оборотов максимального крутящего момента на коленчатом вале ДВС.Due to this feature of the silencer device, as shown by studies of prototypes, its high efficiency (high noise damping) was achieved mainly in the speed range of the maximum torque on the crankshaft of the internal combustion engine.

Сравнение научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".Comparison of scientific, technical and patent documentation on the priority date in the main and related sections of the MKI shows that the set of essential features of the claimed solution was not previously known, therefore, it meets the patentability condition of “novelty”.

Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость". При этом полезная модель может быть осуществлена в условиях промышленного производства с использованием стандартного оборудования, современных материалов и технологии.The proposed technical solution is industrially applicable, because can be manufactured industrially, efficiently, feasibly and reproducibly, therefore, meets the patentability condition "industrial applicability". At the same time, a useful model can be implemented in industrial production using standard equipment, modern materials and technology.

Другие особенности и преимущества заявляемой полезной модели станут понятны из следующего детального описания, приведенного исключительно в форме не ограничивающего примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, иллюстрирующие предпочтительный вариант реализации, на которых;Other features and advantages of the claimed utility model will become apparent from the following detailed description, given solely in the form of a non-limiting example and with reference to the accompanying drawings, illustrating a preferred embodiment in which;

- на фиг.1, 2 представлена схема конструктивного исполнения заявляемого глушителя,- figure 1, 2 presents a diagram of the design of the inventive muffler,

- на фиг.3 схематично показаны пути прохождения колебательного и стационарного потоков отработавших выхлопных газов ДВС, через выпускной патрубок 10 при возбуждении в нем резонансных колебаний газа.- figure 3 schematically shows the path of the oscillatory and stationary flows of exhaust exhaust gases of the internal combustion engine through the exhaust pipe 10 when excited in it resonant gas oscillations.

Условные обозначения физических параметров характеризующих работу глушителя приведены ниже:Symbols of physical parameters characterizing the operation of the muffler are given below:

светлые стрелки ⇐ - стационарный поток выхлопных газов (м³/c);light arrows ⇐ - stationary exhaust gas flow (m ³ / s);

темные стрелки ###U231 - колебательный объемный расход выхлопных газов (м³/с);dark arrows ### U231 - oscillatory volumetric flow rate of exhaust gases (m ³ / s);

Р₇ - колебательное давление выхлопных газов в полости выпускной камеры 7 у свободного открытого среза 15 выпускного патрубка 10;P ₇ - the vibrational pressure of the exhaust gases in the cavity of the exhaust chamber 7 at a free open cut 15 of the exhaust pipe 10;

q₂₃ - колебательный объемный расход выхлопных газов из полости выпускного патрубка 10 через отверстия перфорации 23 во внешний замкнутый объем резонаторной камеры 22;q ₂₃ - oscillatory volumetric flow rate of exhaust gases from the cavity of the exhaust pipe 10 through the perforation holes 23 into the external closed volume of the resonator chamber 22;

q₁₅ - колебательный объемный расход выхлопных газов в сечении среза 15 патрубка 10 из выпускной камеры 7 в выпускной патрубок 10;q ₁₅ is the oscillatory volumetric flow rate of exhaust gases in the cross section of the cut 15 of the pipe 10 from the exhaust chamber 7 to the exhaust pipe 10;

q₃₁ - колебательный объемный расход выхлопных газов в сечении среза 31 патрубка 10 из выпускного патрубка 10.q ₃₁ - oscillatory volumetric flow rate of exhaust gases in the cross section of a slice 31 of the pipe 10 from the exhaust pipe 10.

- на фиг.4 представлены общие уровни шума выхлопа системы выпуска отработавших газов, измеренные в 0,25 м от выхлопной трубы автомобиля;- figure 4 presents the overall noise levels of the exhaust system of the exhaust system, measured at 0.25 m from the exhaust pipe of the car;

- на фиг.5 представлены 1/3 октановые спектры уровней шума выхлопа системы выпуска отработавших газов, измеренные в 0,25 м от выхлопной трубы автомобиля, на оборотах максимального крутящего момента ДВС.- figure 5 presents 1/3 octane spectra of noise levels of the exhaust system of the exhaust system, measured at 0.25 m from the exhaust pipe of the car, at the speed of the maximum engine torque.

Конструкция многокамерного глушителя шума выхлопа ДВС, представленная на фиг.1 и фиг.2, содержит цилиндрический корпус 1 с торцевыми стенками 2 и 3, в котором посредством двух поперечных перегородок 4 и 5 образованы три камеры: впускная камера 6, выпускная камера 7 и промежуточная камера 8, соосно расположенные впускной патрубок 9 и выпускной патрубок 10 и аксиально размещенные по обе стороны от оси корпуса промежуточные патрубки 11 и 12. Впускной патрубок 9 сообщается с впускной камерой 6 через отверстия перфорации 13, на патрубке 9. Концевая часть впускного патрубка 9, находящаяся в полости выпускной камеры 7 закрыта глухой торцевой заглушкой 14. Выпускной патрубок 10 сообщается с выпускной камерой 7 через открытый прямой срез 15. Промежуточный патрубок 11 сообщается с впускной камерой 6 через прямой срез 16, а с промежуточной камерой 8 - через прямой срез 18 и с объемом 26 между патрубком 11 и кожухом 27 - через отверстия перфорации 17. Промежуточный патрубок 12 сообщается с промежуточной камерой 8 через открытый свободный срез 19, а с выпускной камерой 7 - через отверстия перфорации 20 на патрубке 12.The design of a multi-chamber exhaust silencer for internal combustion engines shown in FIG. 1 and FIG. 2 comprises a cylindrical housing 1 with end walls 2 and 3, in which three chambers are formed by two transverse walls 4 and 5: inlet chamber 6, exhaust chamber 7 and intermediate chamber 8, coaxially located inlet pipe 9 and outlet pipe 10 and intermediate pipes 11 and 12 axially placed on both sides of the housing axis. The inlet pipe 9 communicates with the inlet chamber 6 through the perforation holes 13, on the pipe 9. The end part of the inlet the quick nozzle 9 located in the cavity of the exhaust chamber 7 is closed by a blind end cap 14. The exhaust nozzle 10 communicates with the exhaust chamber 7 through an open straight cut 15. The intermediate nozzle 11 communicates with the inlet chamber 6 through a straight cut 16, and through the intermediate chamber 8 a straight cut 18 and with a volume 26 between the pipe 11 and the casing 27 through the perforation holes 17. The intermediate pipe 12 communicates with the intermediate chamber 8 through an open free cut 19, and with the outlet chamber 7 through the perforation holes 20 on the pipe 12.

Со стороны впускной камеры 6 в срезе промежуточного патрубка 12 установлена глухая торцевая заглушка 21.From the side of the inlet chamber 6, in the slice of the intermediate pipe 12, a blind end cap 21 is installed.

На участке выпускного патрубка 10 в полости промежуточной камеры 8 образован концентричная резонаторная камера 22, образованный посредством перфорирования отверстиями 23 участка выпускного патрубка 10, закрытого (охваченного) сплошным цилиндрическим кожухом 24.On the section of the exhaust pipe 10 in the cavity of the intermediate chamber 8, a concentric resonator chamber 22 is formed, formed by perforation with holes 23 of the section of the exhaust pipe 10, closed (covered) by a continuous cylindrical casing 24.

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

Выхлопные газы, совместно с шумовой энергией газового потока, при реализации рабочего процесса ДВС, подводятся к глушителю по трубопроводной магистрали системы выпуска, распространяются по впускному патрубку 9 глушителя и через отверстия перфорации 13 поступают в полость впускной камеры 6 глушителя. В зонах отверстий перфораций 13 в полости камеры 6 вследствие резкого расширения акустического волновода и обусловленного этим скачкообразного изменения волнового сопротивления, определяемого соотношением суммарной площади проходных сечений отверстий перфорации 13 впускного патрубка 9 к площади проходного сечения камеры 6, звуковые волны частично отражаются обратно к источнику излучения (выпускному клапану - на чертежах не показан). Данному процессу способствует также глухая торцевая заглушка 14, перекрывающая прямую передачу неослабленного в глушителе звука из впускного патрубка 9 в выпускную камеру 7 и далее в выпускной патрубок 10. Неотраженная часть энергии звуковых волн передается и транспортируется по направлению к прямому срезу 16 промежуточного патрубка 11. Вследствие скачкообразного изменения волнового сопротивления, определяемого соотношением проходных сечений камеры 6 и промежуточного патрубка 11, звуковые волны частично отражаются в сторону источника излучения (к выпускному клапану) и частично передаются из полости камеры 6 через прямой срез 18 промежуточного патрубка 11 в промежуточную камеру 8, где вследствие резкого расширения акустического волновода на свободном срезе 18 в полости камеры теряют часть звуковой энергии и, далее, передаются к свободному открытому срезу 19 промежуточного патрубка 12 и, вследствие резкого сужения акустического волновода, частично отражаются, в том числе дополнительно и от торцевой заглушки 21 патрубка 12, обратно в сторону источника излучения (к выпускному клапану), а частично передаются из полости камеры 8 через The exhaust gases, together with the noise energy of the gas stream, during the internal combustion engine workflow, are led to the muffler via the exhaust pipe, distributed through the inlet pipe 9 of the muffler and through the perforations 13 enter the cavity of the intake chamber 6 of the muffler. In the areas of the perforation holes 13 in the chamber 6 cavity, due to the sharp expansion of the acoustic waveguide and the resulting abrupt change in the wave resistance, determined by the ratio of the total area of the passage sections of the perforation holes 13 of the inlet pipe 9 to the passage area of the chamber 6, the sound waves are partially reflected back to the radiation source ( exhaust valve - not shown in the drawings). This process is also facilitated by a blind end cap 14, which blocks the direct transmission of sound that is not attenuated in the muffler from the inlet pipe 9 to the exhaust chamber 7 and then to the exhaust pipe 10. An unreflected part of the sound wave energy is transmitted and transported towards the direct cut 16 of the intermediate pipe 11. As a result an abrupt change in the wave impedance, determined by the ratio of the passage sections of the chamber 6 and the intermediate pipe 11, the sound waves are partially reflected in the direction of the source exercises (to the exhaust valve) and are partially transmitted from the cavity of the chamber 6 through a straight section 18 of the intermediate pipe 11 to the intermediate chamber 8, where due to the sharp expansion of the acoustic waveguide on the free section 18 in the chamber cavity they lose some of the sound energy and, then, are transferred to the free open cut 19 of the intermediate pipe 12 and, due to the sharp narrowing of the acoustic waveguide, are partially reflected, including in addition from the end cap 21 of the pipe 12, back towards the radiation source (to the exhaust valve well), and partially transmitted from the cavity of the chamber 8 through

отверстия перфорации 20 промежуточного патрубка 12, в полость выпускной камеры 7, где вследствие процесса резкого расширения на пути распространения по акустическому волноводу в полости камеры теряют часть звуковой энергии и, далее, частично передаются к свободному срезу 15 выпускного патрубка 10 и, вследствие резкого сужения проходного сечения патрубка 10, как передающего элемента акустического волновода, частично отражаются в сторону источника излучения (к выпускному клапану) и частично проходят по выпускному патрубку 10, попадают в полость резонаторной камеры 22, образованной перфорированными отверстиями 23 участка патрубка 10, охваченного сплошным цилиндрическим кожухом 24, теряют в резонаторной камере 22 энергию заданного частотного диапазона в процессе фрикционных резонансных (с большими амплитудами) колебаний газа и далее по выпускному патрубку 10 и выхлопной трубе (не показана) выделяются в атмосферу.the perforation holes 20 of the intermediate pipe 12, into the cavity of the exhaust chamber 7, where due to the process of sharp expansion along the propagation path along the acoustic waveguide in the chamber cavity, part of the sound energy is lost and, further, partially transferred to the free cut 15 of the exhaust pipe 10 and, due to the sharp narrowing of the passage sections of the pipe 10, as a transmitting element of the acoustic waveguide, are partially reflected towards the radiation source (to the exhaust valve) and partially pass through the exhaust pipe 10, fall into the cavity l the resonator chamber 22 formed by the perforated holes 23 of the section of the pipe 10, covered by a continuous cylindrical casing 24, lose energy of a given frequency range in the resonator chamber 22 during frictional resonant (with large amplitudes) oscillations of the gas and then through the exhaust pipe 10 and the exhaust pipe (not shown) are released into the atmosphere.

Однако, эффективность работы известной конструкции глушителя (прототипа) значительно ухудшается, с возникновением частотных полос пропускания незаглушенной звуковой энергии при возбуждении в резонаторной камере 22 продольных резонансных колебаний газа на собственной колебательной моде с частотой звуковой волны равной удвоенной длине резонаторной камеры 22 (L_резон).However, the operational efficiency of the known design of a silencer (prototype) is significantly deteriorated with the occurrence of frequency bands of transmission of undamped sound energy when longitudinal resonant gas vibrations are excited in the resonator chamber 22 in its own vibrational mode with the sound wave frequency equal to twice the length of the resonator chamber 22 (L _reson ).

Для ослабления этих паразитных резонансных колебаний газа на собственной продольной моде резонаторной камеры 22, часть выпускного патрубка 10, находящаяся внутри полости резонаторной камеры 22 выполняется неперфорированной на длине L_тупик таким образом, чтобы образованный в тупиковой части резонаторной камеры 22 кольцевой четвертьволновый резонатор 30 подавлял паразитные продольные резонансные колебания газа, возникающие в резонаторной камере 22 на данной собственной моде с длиной волны равной удвоенной длине резонаторной камеры 22 (L_рез).To attenuate these spurious resonant vibrations gas on its own longitudinal mode resonator chamber 22, part of the exhaust pipe 10, located inside the cavity resonator chamber 22 is performed imperforate over the length L _standstill so that formed in the deadlock portion of the resonator chamber 22 annular quarter wave resonator 30 suppressing spurious longitudinal resonant gas vibrations arising in the resonator chamber 22 on this eigenmode with a wavelength equal to twice the length of the resonator chamber 22 (L _res )

Кроме того, в описанной конструкции глушителя возникает резонансное пропускание звука на частотах первого продольного резонаса входного неперфорированного участка выпускного патрубка 10 длиной L_вход+L_тупик. За счет оптимального выбора длины участка L_тупик этот участок патрубка настраивается на частоту эффективного подавления собственных резонансных колебаний образованным тупиковым кольцевым резонатором 30, интегрированным в резонаторной камере 22 и нежелательное резонансное усиление колебаний в нем In addition, in the described design of the muffler there is a resonant transmission of sound at frequencies of the first longitudinal resonance of the input non-perforated section of the exhaust pipe 10 of length L _input + L _{dead end} . Due to the optimal choice of the length L of the _{dead end} section, this section of the nozzle is tuned to the frequency of effective suppression of natural resonance vibrations by the formed dead end ring resonator 30 integrated in the resonator chamber 22 and undesirable resonant amplification of vibrations in it

тоже становится малоопасным.also becomes low-risk.

Таким образом, интегрированный в полость резонаторной камеры 22 тупиковый кольцевой резонатор 30, позволяет дополнительно улучшить шумозаглушающие характеристики многокамерного глушителя.Thus, the dead-end ring resonator 30 integrated into the cavity of the resonator chamber 22 allows additionally improving the noise damping characteristics of the multi-chamber silencer.

Для наиболее эффективного рассеивания резонансной колебательной энергии выхлопных газов месторасположение отверстий 23 перфораций выпускного патрубка 10, их площади и соответствующие длины элементов выпускного патрубка 10 (L_вход, L_рез и L_тупик) должны быть согласованы как между собой, так и с режимом работы ДВС.For the most efficient dissipation of the resonant vibrational energy of the exhaust gases, the location of the openings 23 of the perforations of the exhaust pipe 10, their area and the corresponding lengths of the elements of the exhaust pipe 10 (L _inlet , L _cut and L _{dead end} ) should be consistent both with each other and with the operating mode of the internal combustion engine.

Компьютерное моделирование акустических и газодинамических процессов, протекающих в устройстве, согласно заявляемой конструктивной схемы глушителя показали, что рациональным, с точки зрения обеспечения высокой эффективности его (глушителя) работы (обеспечение высокого шумозаглушения преимущественно в диапазоне оборотов максимального крутящего момента на коленчатом вале ДВС), является взаимосогласованный выбор этих конструктивных параметров из следующих соображений:Computer simulation of the acoustic and gas-dynamic processes taking place in the device, according to the claimed design of the silencer, showed that it is rational from the point of view of ensuring high efficiency of its (silencer) operation (ensuring high noise damping mainly in the speed range of the maximum torque on the engine crankshaft), is a mutually agreed choice of these design parameters from the following considerations:

A) площадь отверстий перфораций 23 стенки перфорированного участка выпускного патрубка 10 внутри концентрической резонаторной камеры 22 составляет 0,6 от площади проходного поперечного сечения выпускного патрубка 10,A) the area of the holes of the perforations 23 of the wall of the perforated section of the outlet pipe 10 inside the concentric resonator chamber 22 is 0.6 of the area of the passage cross section of the outlet pipe 10,

Б) перфорированный участок выпускного патрубка 10 размещен на выходной части концентрической резонаторной камеры 22 таким образом, чтоB) the perforated section of the exhaust pipe 10 is placed on the output part of the concentric resonator chamber 22 in such a way that

где:Where:

ε=F_{отв.перф}/F_{патр.перф.},ε = F _{drilled hole} / F _{drilled hole} ,

B) длина неперфорированной входной части выпускного патрубка 10 находящейся вне концентрической резонаторной камеры 22, равна B) the length of the non-perforated inlet of the exhaust pipe 10 located outside the concentric resonator chamber 22 is equal to

где:Where:

L_тупик - длина неперфорированной (тупиковый) входной части выпускного патрубка 10 размещенная внутри полости концентрической резонаторной камеры 22 до первого ряда отверстий перфорации 23;L _{dead end} - the length of the non-perforated (dead end) inlet of the exhaust pipe 10 located inside the cavity of the concentric resonator chamber 22 to the first row of perforation holes 23;

L_вход - длина входной части выпускного патрубка 10 находящаяся вне концентрической резонаторной камеры 22;L _input - the length of the inlet of the exhaust pipe 10 located outside the concentric resonator chamber 22;

L_резон - длина части выпускного патрубка 10 внутри концентричной резонаторной камеры 22 между его торцевыми стенками 28 и 29;L _reson - the length of the part of the exhaust pipe 10 inside the concentric resonator chamber 22 between its end walls 28 and 29;

Таким образом, реализуется конструкция высокоэффективного по шумозаглушению многокамерного глушителя шума выхлопа ДВС, за счет исключения резонансных усилений звуковой энергии транспортируемого потока выхлопных газов в его концевом заглушающем конструктивном элементе -выпускном патрубке, что позволяет уменьшить акустическое загрязнение окружающей среды транспортными средствами, оборудованными поршневыми ДВС.Thus, the design of a high-performance sound-damping multi-chamber silencer for the exhaust of an internal combustion engine is implemented, due to the exclusion of resonant amplifications of the sound energy of the transported exhaust stream in its end silencing structural element, the exhaust pipe, which allows to reduce the acoustic pollution of vehicles equipped with piston internal combustion engines.

Claims

1. Многокамерный глушитель шума выхлопа ДВС, содержащий цилиндрический корпус с торцевыми стенками, в котором образованы впускная, промежуточная и выпускная камеры, разделенные перегородками, а также соединяющие полости этих камер впускной, выпускной и промежуточные патрубки, на участке выпускного патрубка которого размещен концентричная резонаторная камера, образованная перфорированным участком выпускного патрубка и цилиндрическим кожухом, охватывающим перфорированный участок выпускного патрубка, отличающаяся тем, что площадь отверстий перфораций стенки перфорированного участка выпускного патрубка внутри концентричной резонаторной камеры составляет 0,6 от площади проходного поперечного сечения выпускного патрубка, перфорированный участок промежуточного патрубка размещен на выходной части концентричной резонаторной камеры таким образом, что1. A multi-chamber exhaust silencer for internal combustion engines, comprising a cylindrical body with end walls, in which an inlet, intermediate and exhaust chambers are separated by partitions, as well as connecting cavities of these chambers of the inlet, outlet and intermediate pipes, in the area of the exhaust pipe of which a concentric resonator chamber is located formed by a perforated section of the exhaust pipe and a cylindrical casing covering the perforated section of the exhaust pipe, characterized in that the area The perforation wall of the wall of the perforated section of the exhaust pipe inside the concentric resonator chamber is 0.6 of the area of the passage cross section of the exhaust pipe, the perforated section of the intermediate pipe is placed on the output part of the concentric resonator chamber so that

а длина неперфорированной входной части выпускного патрубка, находящейся вне концентричной резонаторной камеры равнаand the length of the non-perforated inlet of the exhaust pipe located outside the concentric resonator chamber is

где L_тупик - длина неперфорированной входной части выпускного патрубка внутри концентричной резонаторной камеры до первого ряда отверстий перфорации;where L is a _{dead end} - the length of the non-perforated inlet of the exhaust pipe inside the concentric resonator chamber to the first row of perforation holes;

L_резон - длина части выпускного патрубка внутри концентрической резонаторной камеры;L _reson - the length of the part of the exhaust pipe inside the concentric resonator chamber;

ε=F_{отв.перф.}/F_{патр.перф.,} ε = F _{hole perforated} / F _patr.perf.,

где F_{отв.перф.} - суммарная площадь отверстий перфорации 23 перфорированного участка выпускного патрубка 10;where F _otv.perf. - the total area of the perforation holes 23 of the perforated section of the exhaust pipe 10;

F_{патр.перф.} - площадь внешней поверхности стенки перфорированного участка выпускного патрубка 10, ограниченного крайними кромками отверстий первого и последнего ряда перфорации.

F _pat.perf. - the area of the outer wall surface of the perforated section of the exhaust pipe 10, bounded by the extreme edges of the holes of the first and last row of perforation.