SE462689B - Luftrenare vid en foerbraenningsmotor - Google Patents

Description

4-62 689 2 av luftintagsbullernivån.

Luftrenare för förbränningsmotorer (jämför exempelvis den franska patentskriften nr 2 067 582) är även kända, exempel- vis sådana som tillverkas av det franska företaget "Societé des automobiles Simca” samt luftrenare som användes i fordon av märket ”Citroen Visa", "Peugeot 505", vilka luftrenare innefattar dels ett cylindriskt hus med en bottendel och försett med ett inloppsrörstycke, vars centrumaxel är vinkel- rät mot husets centrumlinje, dels ett ändlock med axiellt med huset anordnat utloppsrörstycke och dels en resonanskamare, som har formen av en cylinder med ett undre ändlock och är anordnad axiellt med det cylindriska huset så, att det cy- lindriska husets bottendel samtidigt fungerar som resonans- kammarens övre ändlock. Det cylindriska huset är förbundet med resonanskamaren genom ett rörstycke, som är inbyggt i det cylindriska husets bottendel.

De ovan beskrivna kända luftrenarna med en ytterligare reso- nanskammare gör det möjligt att minska intagsbullernivån inom D ett snävt frekvensområde, när motorn drives med full belast- ning. i Genom att inlopps- och utloppsluftrörstyckenas inuti det cylindriska huset belägna ändytor icke är anordnade optimalt i förhållande till det cylindriska husets sidovägg och bottendel, påverkas nivån av de komposanter inom bullerspekt- rumet, som motsvarar egenresonansfrekvenserna hos längsgående och tvärgående former av luftvolymsvängningarna i luft- renarens kamare ogynnsamt.

Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkoma en sådan luftrenare vid en förbränningsmotor, som gör det möjligt att minska luftintagsbullernivån genom minsk- ning av nivån av de komposater inom bullerspektrumet, som motsvarar resonansfrekvenserna hos längs- och tvärgående egenresonansformer av luftvolymändringarna i luftrenarens hus. 3 462 689 Detta syfte uppnås enligt föreliggande uppfinning medelst en luftrenare vid en förbränningsmotor, vilken luftrenare inne- fattar dels ett cylindriskt hus med en bottendel och försett med ett inloppsrörstycke, vars centrumlinje är vinkelrät mot det cylindriska husets centrumlinje, dels ett ändlock med ett utloppsrörstycke, som är anordnat axiellt med det cylindriska huset, och dels ett filterelement, varvid inloppsrörstyckets centrumlinje ligger på ett avstånd av 0,1 L till 0,3 L från det cylindriska husets bottendel, där L är det cylindriska husets höjd, varvid det för föreliggande uppfinning ut- märkande är att utloppsrörstyckets inuti det cylindriska huset belägna ändyta ligger på ett avstånd av 0,2 d till 0,4 d från ett plan, som går genom det cylindriska husets mitt, vinkelrätt mot dess centrumlinje mot ändlocket, där d är utloppsrörstyckets innerdiameter, och att inloppsrör- styckets i det cylindriska huset belägna ändyta ligger på ett avstånd av 0,58 R till 0,68 R från det cylindriska husets centrumlinje, där R är det cylindriska husets innerradie.

Genom att luftrörstyckenas ändytor är anordnade inuti luft- renarens cylindriska hus på det ovan beskrivna sättet, kan man avsevärt minska nivån av den ljudstrålning, som inmat- ningssystemet utstrålar på de låga egenfrekvenserna av längs- gående och tvärgående former av luftvolymsvängningarna i luftrenarens kammare.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig. 1 schematiskt visar en 1 sidovy av luftrenaren enligt uppfinningen vid en förbrän- ningsmotor, fig. 2 visar kurvor över tryckfördelningen i luftrenarens hus vid låga egenfrekvenser av de längsgående och tvärgående svängningsformerna, och fig. 3 visar en kurva över utloppsströmningshastigheten hos en pulserande ström i inloppsrörstycket.

Den i fig. 1 visade luftrenaren enligt uppfinningen vid en förbränningsmotor innefattar dels ett cylindriskt hus 1, i vars sidovägg är anordnat ett inloppsrörstycke 2, dels ett ändlock 3, vari ett utloppsrörstycke 4 är anordnat axiellt 462 689 4 med huset 1, och dels ett filtelement 5. Det cylindriska huset 1 är nedtill avgränsat av en bottendel 6.

Inloppsrörstyckets 2 centrumlinje ligger på ett avstånd H från det cylindriska husets 1 bottendel 6 av mellan 0,1 L och 0,3 L, där L är husets 1 höjd, medan inloppsrörstyckets 2 inuti huset 1 belägna ände ligger på ett avstånd 0,58 R till 0,68 R från husets 1 centrumlinje, där R är husets 1 inner- radie. Utloppsrörstyckets 4 inuti huset 1 belägna ände ligger i den omedelbara närheten av ett plan, som går genom husets 1 mitt, vinkelrätt mot husets 1 centrumlinje. Närmare bestämt är utloppsrörstyckets 4 nämnda ände belägen på ett avstånd 0,2 d till 0,4 d från detta plan, där d är utloppsrörstyckets 4 innerdiameter.

Den i fig. 1 visade luftrenaren enligt uppfinningen vid en förbränningsmotor fungerar på följande sätt.

I de tidpunkter, när förbränningsmotorns på ritningen icke visade ventiler öppnar eller stänger, samt vid en volymänd- ring hos motorns cylindrar, alstras en växelkomposant av luftvolymflödet, vilket leder till att de luftvolymer, som är inneslutna i enskilda delar av rören, samt andra volymer i förbränningsmotorns inmatningssystem oscillerar. Luft- volymerna i systemets enskilda delar har bestämda frekvens- karakteristiker, dvs. egensvängningsfrekvenser, vilka alstrar ljudenergi i överensstämmelse med sina frekvenskarak- teristiker, vilket slutligt bestämer den ljudstrålning eller buller, som direkt alstras av inloppsrörstycket 2 (fig. 1).

Den i det cylindriska huset 1 inneslutna luftpelarvolymen kan betraktas som en fördelad massa, som uppvisar bestämda elastiska, tröghets- och s.k. dissipations- eller spridnings- egenskaper. En s.k. excitationspåverkning utövas på denna massa medelst utloppsrörstycket 4.

Nämnda excitation eller excitationspåverkning resulterar i att luftvolymen i det cylindriska huset 1 börjar utföra svängningar på sina egenfrekvenser, vilket förstärker den i inloppsrörstycket 2 inneslutna luftpelarens svängningar på 462 689 5 dessa frekvenser och samt förstärker den ljudstrålning, som inloppsrörstycket 2 avger till det omgivande mediet. De genomförda försöken visar, att ljudet från luftrenarens hus 1 kan överföras som starkast till inloppsrörstycket 2 och vidare till atmosfären endast under resonanssvängningsför- hållanden, när man i husets 1 volym, på dess egenfrekvenser alstrar intensiva längsgående eller tvärgående luftpelar- svängningar i huset 1. Ljudtrycksfördelningen (svängnings- formen) vid längsgående och tvärgående luftpelarsvängningar visas för olika egenfrekvenser i fig. 2.

För att man skall kunna eliminera ljudöverföringen genom dessa resonanssvängningar är det tillräckligt att man an- ordnar inlopps- och utloppsrörstyckena 2 resp. 4 i luft- renarens hus 1 på ett sådant sätt, att rörstyckenas 2 och 4 ändytor ligger i de zoner, där ljudtrycket är lika eller i det närmaste lika med noll.

I detta fall utstrålas icke ljudenergin, även om ljud alstras genom resonanser. Placeringsläget för rörstyckenas 2 och 4 ändytor visas klart i fig. 2. Rörstyckenas 2 och 4 nämnda placeringsläge (dvs. deras samtidiga anordnande i husets 1 längsgående och tvärgående plan) har endast valts utgående från att man skall kunna undertrycka jämna eller udda sväng- ningsformer. Om inloppsrörstycket 2 är anordnat i svängnings- noder för jämna längsgående och tvärgående svängningsformer, måste därför utloppsrörstyckets 4 ändyta - för att man skall kunna förhindra att rörstycket 2 (fig. l) utstrålar ljud vid udda svängningsformer - ligga i nodpunkten (nolltryckzonen) för udda svängningsformer. Liknande effekt kan uppnås genom anordnande av utloppsrörstyckets 4 ändytor i noderna för jämna svängningsformer, varvid inloppsrörstyckets 2 ändyta måste ligga i trycknoderna för udda svängningsformer. Genom att rörstyckenas 2 och 4 ändytor samtidigt är anordnade i trycknoderna för jämna och udda luftvolymsvängningsformer i luftrenarens hus 1 elimineras alltså överföringen av resonansljudstrålningen till det omgivande mediet.

Genom försök och beräkning av tryckfördelningen i luft- 452 689 6 renarens hus 1 (se fig. 2) har man kunnat konstatera att trycknodszonerna ligger utefter en omkrets, vars medelpunkt sammanfaller med luftrenarhusets 1 geometriska centrum och vars radier r är lika med 0,63 R, där R är innerradien hos huset 1. Tryckfälten i luftrenarens hus 1 fördelas vid en dylik svängningsform i överensstämmelse med Bessel-funktionen av första rangen P -1o(m3a{%) I detta fall erhålles trycknollvärdena I = 0 vid r lika med 0,63 R (dvs. trycknodslinjer bildas vid r = 0,63 R).

Såsom det framgår av fig. 2 bibehålles tämligen låga tryck- värden vid r av från 0,58 R till 0,68 R, varigenom man kan beakta och kompensera en viss förvrängning av tryckfördel- ningskurvan, som härrör från att hålet i inloppsrörstyckets 2 ändyta icke är anordnat symmetriskt.

Den andra viktiga omständigheten är att man i trycknod- punkterna måste placera icke rörstyckenas 2 och 4 verkliga ändytor utan deras verksama ändytor, vilket med andra ord innebär att man måste beakta den verkliga förlängningen av rörstyckena genom inverkan av det angränsande hydrodynamiska fältet i närheten av rörstyckets 2 resp. 4 (fig. 3) ändyta.

Det är känt, att tyngdpunkten på kurvan över utloppsström- ningshastigheten för en pulserande ström i ett oändligt utryme ligger på ett avstånd Ö.= 0,3 d, där d är diametern hos rörstycket, genom vilket strömmen transporteras. Detta innebär att om trycknodsplanet ligger på ett avstånd av 0,3 d från rörstyckets ändyta, alstras icke denna svängningsform.

I fig. 3 visas utloppsrörstycket 4, genom vilket luftströmen strömar med en hastighet V, varvid luftströmen efter att den lämnat utloppsrörstycket 4 har en hastighet, vars maximum ligger i närheten av utloppsrörstyckets 4 ändyta.

Avståndet 6 kan variera i beroende av innerdiameterför- 462 689 7 hållandet mellan rörstyckena 2, 4 och det cylindriska huset 1, vari rörstyckena 2 och 4 är anordnade, samt i beroende av formen hos ändväggarna, dvs. hos bottendelen 6 och locket 3, eftersom rörstyckenas 2, 4 ändytor eventuellt kan vara ut- formade med flänsar. För de aktuella, i praktiken användbara dimensionerna och dimensionsförhållandena varierar avståndetó_ mellan 0,2 d och 0,4 d, där d är rörstyckets 2 resp. 4 inner- diameter. Anordningen enligt uppfinningen är alltså reversi- bel, dvs. inloppsrörstycket 2 kan fungera som utloppsrör- stycke 4 om utloppsrörstycket 4 fungerar som inloppsrörstycke 2. En dylik växling av rörstyckenas funktion inverkar icke på luftrenarens bullerdämpande egenskaper.

Alltså uppnås det enligt föreliggande uppfinning avsedda syftet, vilket med andra ord innebär att man minskar luftin- loppsbullernivån genom minskning av nivån av de komposanter inom bullerspektrumet, vilka motsvarar resonansfrekvenserna hos längsgående och tvärgående former av luftvolymsväng- ningarna i luftrenarens hus.

Claims (1)

1. OR! 462 689 Patentkrav Luftrenare vid en förbrânningsmotor. innefattande dels ett cylindriskt hus (1) med en bottendel (6) och försett med ett ínloppsrörstycke (2), vars centrumlinje är vinkelrät mot det cylindriska husets (1) centrumlínje, dels ett ändlock (3) med ett utloppsrörstycke (4), som är anordnat axíellt med det cylindriska huset (1), och dels ett filterelement (5), varvid inloppsrörstyckets (2) centrumlinje ligger på ett avstånd av 0,1 L till 0,3 L från det cylindriska husets (1) bottendel (6), där L är det cylindriska husets (1) höjd, k å n n e _ t e c k n a d av att utloppsrörstyckets (4) inuti det cylind- riska huset (1) belägna ändyta ligger på ett avstånd av 0,2 d till 0,4 d från ett plan. som går genom det cylindriska husets (1) mitt. vinkelrätt mot dess centrumlínje mot ändlocket (3), där d är utloppsrörstyckets (4) innerdiameter, och att in- loppsrörstyckets (2) i det cylindriska huset (1) belägna änd- yta ligger på ett avstånd av 0,58 R till 0,68 R från det cylindríska husets (1) centrumlinje, där R är det cylindriska husets innerradie.