Воздухоочиститель для двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИНапйааьтм"ф СВИДЕТЕЛЬСТ Н АВТОРСН ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТ(71) Волжско 8. Бюл. В 7е объединение по произовых автомобилей ий политехнический инсти водству легкТольяттинскитут(56) Авторское свидетельство СССРВ 042393, кл, Р 02 М 35/02, 1981.(54) ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(50 4 Р 02 М 35/14 ности шумоглушения. Цилиндрический корпус (ЦК) 1 воздухоочистителя и днище снабжены соответственно впускным окном 3 и выпускным окном 4. Окно 4 расположено со смещением относительно оси ЦК 1. Между ЦК 1 и фильтрующим элементом 6 со стороны окна 3 расположен дефлектор 8, образующий со стенками ЦК 1 разветвляющиеся каналы 9, 10. Динамические сре-. зы (ДС) 11, 2 каналоМ расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через центр окна 3 и ось ЦК 1. Центр окна 3 м.б. расположен в плоскости, проходящей через ось ЦК 1 и отстоящей от одного из ДС на величину, кратную 1/8 длины Ь дефлектора, что уменьшает звуковое давление на частоте колебаний, генерируемой горловиной карбюратора. При б11375847 необходимости компенсации полей звукового давления на первой тангенциальной Форме колебаний центр окна3 отстоит от одного из ДС на величину, равную 1/4 Ь. Для компенсациизвукового давления на частоте первьйрадиальной формы колебаний центр окна 3 должен отстоять от одного иэДС на величину, равную 3/8 Ь. Отношение площадей сечений каналов 9, 10равно отношению их длин, а суммарная Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам воздухоочистителей, снабженных элементами шумоглушения.Цель изобретения - повышение эффективности шумоглушения.На фиг. 1 показан воэдухоочиститель, поперечный разрез; на фиг. 2 то же, часть продольного сечения; на Фиг. 3 - эпюра низшей собственной 10 резонансной Формы колебаний воздушного объема, заключенного в камере воздухоочистителя", на фиг. 4 - воэдухоочиститель, поперечный разрез15 (центр впускного окна отстоит от одного из динамических срезов на величину, равную 1/4 Ь, где Ь - длина дефлектора; на Фиг. 5 - зпюра распределения звукового давления на частоте колебаний, генерируемой горлови ной карбюратора, с длиной волны Ъ, совпадающей с длиной разветвляющихся каналов; на Фиг. б - распределение звукового давления в канале динамиЭ25 ческий срез которого отстоит от центра впускного окна на величину 1/4 Ь; на Фиг, 7 - распределение звукового давления в канале, динамический срез которого отстоит от центра впускного окна на величину 3/4 Ь; на Фиг. 8 - участок спектра звуковых давлений, излучаемых срезом воздухоэаборного патрубка воздухоочистителя; на фиг. 9 - воздухоочиститель, в котором центр впускного окна отстоит 35 от одного иэ динамических срезов на величину, равную 3/8 Ь; на фиг. 10 - зпюра распределения звукового давлеплощадь сечения каналов равна площади окна 3, что уменьшает передачузвуковой энергии через канал. Наличие дефлектора делает воздухазаборный патрубок 7 как бы частично размещенным во внутренней полости ЦК 1,т.е. уменьшается длина патрубка 7,консольно закрепленного на ЦК 1, чтоповышает вибропрочность конструкциив соединении патрубка с корпусом.4 з.п. Ф-лы, 13 ил. 2ния на частоте первой радиальной мо.ды, с длиной волны А, укладывающейсядва раза по длине разветвляющегосяканала; на фиг. 11 - эпюра распределения звукового давления в канале,динамический срез которого отстоитот центра впускного окна на 3/8 Ь;на фиг, 12 - эпюра распределения звукового давления в канале, динамический срез которого отстоит от центравпускного окна на 5/8 Ь; на фиг.13 вариант выполнения воздухоочистителя с разной площадью сечения разветвляющихся каналов,Воздухоочиститель содержит корпус1, выполненный в виде кругового цилиндра и днища 2, снабженный соответственно впускным 3 н выпускным4 окнами, крышку 5 корпуса и фильтрующий элемент 6, а также воздухозаборный атрубок 7. Внутри корпуса1 со стороны впускного окна 3 междукорпусом 1 и фильтрующим элементом бустановлен дефлектор 8 с возможностьюобразования между дефлектором 8 икорпусом 1 разветвляющихся каналов9 и 10, при этом динамические срезы11 и 12 соответствующих каналов 9 и10 расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящейчерез центр впускного окна 3 и осьцилиндрического корпуса 1.Дпя уменьшения звукового давленияна частоте колебаний,. генерируемойгорловиной карбюратора, центр впускного окна 3 может быть расположенв плоскости, проходящей через ось цилиндрического корпуса 1 и отстоящейот одного из динамических срезов навеличину кратную 1/8 Ь, где Ь - длина дефлектора 8.При необходимости компенсации по 5лей звукового давления на первой тангенциальной форме колебаний центрвпускного окна 3 отстоит от одногоиз динамических срезов на величинуравную 1/4 Ь. Для компенсации звуко-.вого давления на частоте первой радиальной формы колебаний центр впускного окна 3 должен отстоять на величину, равную 3/8 Ь.Для уменьшения передачи звуковойэнергии через короткий разветвляющийся канал отношение площадей сеченияразветвляющихся каналов 9 и О должно быть равно отношению их длин, асумма площадей сечения каналов равна 20площади впускного окна 3.Устройство работает следующим образом,При работе двигателя внутреннегосгорания в момент открьтия-закрытия 25впускных клапанов и в самом процессеизменения объемов цилиндров возникает переменная составляющая объемногорасхода воздуха, что приводит к "раскачке воздушных объемов, эаключенныхв отдельных элементах труб,и объемовсистемы впуска. Воздушные объемы вотдельных элементах системы. обладаютопределенными частотными характеристиками (частотами собственных колебаний), трансформирующими подводин 1 1135мое силовое воздействие в соответствии со своими частотными характеристиками, и в конечном итоге определяютзвуковое излучение, производимоенепосредственно наружным срезом воэдухозаборного патрубка 7. Объем воздушного столба, заключенного в воздухоочистителе, можно рассматриватькак распределенную (по объему) массу, обладающую определенными упругими, инерционными и диссипативнымихарактеристиками. Подвод возбужденияк этой массе осуществляется как через выпускное окно 4, так и черезсрезы 11 и 12 каналов 9 и 10,.соединенных с воздухоэаборным патрубком 7.Вследствие названного возбуждениявоздушный объем, заполняющий воздухоочиститель, начинает сонершать ко 55лебания на своих собственных частотах, что усиливает раскачку на этихчастотах воздушного столба, заключенного в воздухоэаборном патрубке 7,а это усиливает интенсивность звукового излучения, производимого наружным срезом ноздухоэаборного патрубка7 в окружающую среду. Наиболее интенсивными являются колебания воздушного столба камеры на низших тангенциальных и радиальных формах колебаний, которые характеризуются ярковыраженными максимумами (пучностями)и минимумами (узлами).В результате динамических процессов, происходящих в каналах 9 и 10,статический (реальный) срез каналовкак бы удлиняется, причем величинаэтого "удлинения" составляет 0,3 Р,где Р - диаметр трубопровода, в котором транспортируется газовый поток.В том случае, когда сечение трубопровода имеет не круглую форму, на практике пользуются понятием приведенного диаметра, величина которого составляет 4 Г/П, где Г - площадь поперечного сечения, П - периметр сечениятрубопровода,Таким образом, каналы 9 и 10 несколько "укорочены" на величину динамического приращения срезов 11 и 12, т,е. реальные срезы каналов 9 и 1 О отстоят от плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через центр выпускного окна и ось цилиндрического корпуса 1, на величину динамического приращения.Размещение динамических срезов 1 и 12 и центра выпускного окна 4 но взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через ось цилиндрического корпуса 1, когда центр смещен относительно оси корпуса 1, приводит к тому, что не передается энергия низ" шей собственной резонансной формы колебаний воздушного объема заключенного в камере воздухоочистителя, воздушному столбу, заключенному в патрубке 7, и предотвращается передача этих колебаний из корпуса 1 в патрубок 7, что исключает усиление звукового излучения на этой частоте. Вследствие того, что распределение звукового давления на частоте колебаний, генерируемой горловиной карбюратора, с длиной волнысовпадает с длиной разнетвляющихся каналов 9 и 10, волна звукового давления на первой тангенциальной форме, распро. страняясь по каналам 9 и 10 через динамические срезыи 2 навстречу1375847 друг другу, с учетом того, что одиниз срезов отстоит от центра впускного окна 3 на 14 Ь, подходит кцентру впускного окна 3 с одинаковойамплитудой, но с противоположнымизнаками, т.е. в этом случае осуществляется компенсация полей давленийтангенциальной формы колебаний,Кроме того, дополнительное глушение происходит и в спектре звуковыхдавлений, излучаемых срезом воэдухозаборного патрубка 7, и благодаряналичию дефлектора 8 с укаэанным выше расположением, препятствующегораспространению резонансного излучения через патрубок 7.В случае необходимости уменьшения амплитуд волн звукового давленияв первой радиальной форме колебания 20центр впускного окна 3 должен отстоять от динамического среза одногоиэ каналов на величину, равную 3/8 Ь.В этом случае на частоте первойрадиальной моды с длиной волны , укладывающейся два раза по длине разветвляющихся каналов 9 и 1 О, волназвукового давления, распространяясьпо разветвляющимся каналам 9 и 10через срезы 11 и 12, на расстоянии3/8 Ь от одного из названных срезовподходит к центру впускного окна 3с одинаковой амплитудой, но с противоположными знаками, т.е. с учетомтого, что разность длин каналов составляет 0,5 Ъ, осуществляется компенсация полей давлений названной формыколебаний, Волна давления, идущаяпо длинному каналу, опаздывает на1/2 периода по сравнению с волной,идущеч по короткому. Вследствие того,что длина каналов равна нечетномучислу четвертей длины воЛн (3/4и5/4 ) процесс сложения оказываетсямалочувствительным к настройке каналов. При несимметричном расположениивпускного патрубка 7 относительносрезов каналов создаются условия дляболее интенсивной передачи звуковойэнергии через короткую часть канала.В предлагаемой конструкции интенсивность передачи энергии на низких частотах определяется инерцией газа вразветвляющихся каналах У и 10, которая определяется формулойи э 155р Ягде 1 - длина одного из каналов,Р - площадь его поперечного сечения,Я=27 Г - круговая частота колебаний,- плотность газа.Таким образом, передача энергиихарактеризуется величиной отношения1- т.е. площадь сечения меньшего1по длине канала дефлектора оптимально выполнить меньше площади сечения большего канала. Минимальнаяпередача энергии без увеличения суммарных гидравлических потерь в патрубках достигается при1,Р 1.,где Р, и Г - поперечное сечение соответственно короткого патрубка 9 иболее длинного патрубка 10, а 1, и1- длина короткого патрубка 9 исоответственно длина длинного патрубир 1ка 10, при этом частныедляобоих каналов оказываются равными.Кроме того, в предлагаемом устройствесумма площадей каналов 9 и 10 равнаплощади впускного окна 3, Следовательно, скорость потока в каналахравна скорости в патрубке, так какпоток разделяется равномерно по каналам, В этом случае гидравлическое сопротивление не растет, а акустические характеристики улучшаются.Таким образом, соответствующееместорасположение выпускного окна 4 исрезов 1 и 12 с учетом их динамических качеств исключает усилениезвукового излучения впуска на низшихсобственных тангенциальных и радиальных если это необходимо) колебанияхвоздушного объема воздухоочистителя.Кроме того, часть корпуса 1, расположенная напротив дефлектора 8,одновременно является как бы частьювоздухозаборного патрубка 7, а этоделает конструкцию более компактнойи менее металлоемкой. Наличие дефлектора 8 делает воздухозаборный патрубок 7 как бы частично размещенным во внутренней полости корпуса 1, т,е. уменьшается длина патрубка 7, консольно закрепленного на корпусе, что повышает вибропрочность конструкции в соединении патрубка 7 с корпусом 1,Формула изобре:ения 1. Воэдухоочиститель для двигателя внутреннего сгорания, содержащийцилиндрический корпус с днищем, снабженные соответственно впускным и выпускным окнами, причем последнее расположено со смещением относитель 5 но оси цилиндрического корпуса, крышку корпуса и фильтрующий элемент, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности шумоглушения, воздухоочиститель снабжен 1 р дефлектором, расположенным между корпусом и фильтрующим элементом со стороны впускного окна и образующим со стенками корпуса разветвляющиеся каналы, причем динамические срезы каналов расположены в плоскости, перпендикулярной плоскости, проходящей через центр выпускного окна и ось цилиндрического корпуса.2. Воздухоочиститель по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что центр впускного окна расположен в плоскости, проходящей через ось цилиндричес- кого корпуса и отстоящей от одного из динаиических срезов на величину кратную 1/8 Ь, где Ь - длина дефлектора.3. Воздухоочиститель по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что центр впускного окна отстоит от одного из динамических срезов на величину, равную 1/44. Воздухоочиститель по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что центр впускного окна остоит от одного из динамических срезов на величину, равную 3/8 Ь, где Ь - длина дефлектора.5. Воздухоочиститель по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что отношение площадей сечения разветвляющихся каналов равно отношению их длин, а площади сечения каналов равны площади впускного окна.Приоритет по пунк там:0104,86 - по п.122.07.86 - по п.2 - 3 и 523.07.86 - по п.41375847 оставитель А. Щербакехред И.Дидык О каз 7 бО Тираж НИИПИ Госуда по делам и 13035, Москв