RU2075602C1

RU2075602C1 - Exhaust muffler for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2075602C1
Application number: RU94018581/06A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Филин; М.И. Фесина; В.А. Тен
Original assignee: Акционерное общество "Научно-технический центр АвтоВАЗ"
Priority date: 1994-05-23
Filing date: 1994-05-23
Publication date: 1997-03-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; internal combustion engine. SUBSTANCE: muffler has cylindrical housing 1 with end face walls 2 and 3, coaxial, partially perforated pipe 5 to let exhaust gases in and out, cross partitions 6 and 7 installed, accordingly, in pipe 5 and in clearance between pipe 5 and housing 1. Partition 7 has perforated holes 8 with bends 9 in direction of gas flow. Bends 9 are made in form of solids of revolution cut off in diametral plane perpendicular to plane of partition 7 and arranged equidistantly from housing 1 and pipe 5. Planes of cuts 10 are oriented in one direction at similar angle relative to radius of partition 7. Projection of center of plane of cut 10 is located on this radius. EFFECT: improved quality of noise damping. 4 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для уменьшения шума и искрогашения на выпуске дизельных двигателей. The invention relates to mechanical engineering and can be used to reduce noise and spark suppression on the release of diesel engines.

Известный глушитель [1] содержит цилиндрический корпус с торцевыми стенками, соосную, частично перфорированную трубу и перегородки, установленные в трубе и зазоре между трубой и корпусом. Поперечная перегородка трубы расположена в зоне перфорации, а отверстия перфорации трубы размещены между поперечными сечениями глушителя, отстоящими от половины и четверти длины корпуса в сторону торцевых стенок на 0,1.0,2 диаметра трубы. Known silencer [1] contains a cylindrical body with end walls, an coaxial, partially perforated pipe and partitions installed in the pipe and the gap between the pipe and the body. The transverse baffle of the pipe is located in the perforation zone, and the holes of the perforation of the pipe are located between the cross sections of the muffler, spaced from half and a quarter of the length of the body towards the end walls by 0.1.0.2 pipe diameters.

Недостатком известного глушителя является невысокая эффективность шумогашения и искрогашения. A disadvantage of the known silencer is the low efficiency of noise suppression and spark suppression.

В качестве прототипа выбран глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания [2] содержащий цилиндрический корпус с торцевыми стенками, соосную, частично перфорированную трубу для подвода и отвода выхлопных газов и поперечные перегородки, установленные в трубе и в зазоре между трубой и корпусом, причем последняя перегородка снабжена отверстиями перфорации, которые выполнены в форме прямоугольного треугольника с ориентацией прямоугольной вершины в сторону внутренней поверхности корпуса и снабжены отгибами по гипотенузе в направлении движения газового потока. As a prototype, an exhaust silencer for an internal combustion engine [2] was selected, comprising a cylindrical body with end walls, a coaxial, partially perforated pipe for supplying and discharging exhaust gases, and transverse baffles installed in the pipe and in the gap between the pipe and the body, the last baffle being provided perforation holes, which are made in the form of a right-angled triangle with the orientation of a rectangular top towards the inner surface of the body and equipped with bends along the hypotenuse in the direction enii motion of the gas stream.

Известный глушитель шума не обеспечивает достаточного заглушения шума вследствие того, что поток отработавших газов, проходя через отверстия, выполненные в форме прямоугольного треугольника с ориентацией прямоугольной вершины в сторону внутренней поверхности корпуса и отогнутыми по гипотенузе, срывается с кромок отгиба, генерируя при этом шум высоких частот. При этом плоскость отгиба начинает вибрировать и возбуждать перегородку, а через нее корпус глушителя и выпускную трубу на определенных частотах, в результате чего и происходит усиление шума на этих частотах на выпуске и через стенки корпуса глушителя. The known silencer does not provide sufficient noise suppression due to the fact that the exhaust stream passing through openings made in the form of a rectangular triangle with the orientation of a rectangular top towards the inner surface of the body and bent by hypotenuse breaks off the edges of the bend, generating high-frequency noise . In this case, the limb plane begins to vibrate and excite the partition, and through it the silencer body and the exhaust pipe at certain frequencies, as a result of which noise is amplified at these frequencies at the exhaust and through the walls of the silencer body.

Целью изобретение является повышение эффективности шумоглушения. The aim of the invention is to increase the efficiency of sound attenuation.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном глушителе шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, содержащем цилиндрический корпус с торцевыми стенками, соосную, частично перфорированную трубу для подвода и отвода выхлопных газов и поперечные перегородки, установленные в трубе и в зазоре между трубой и корпусом, причем последняя перегородка снабжена отверстиями перфорации, снабженными отгибами в направлении движения газового потока, при этом отгибы выполнены в форме тела вращения, срезанного в диаметральной плоскости, перпендикулярной плоскости перегородки, размещены на равном расстоянии от корпуса и трубы и сориентированы плоскостями среза в одну сторону, под одинаковым для всех углом к радиусу перегородки, на котором лежит проекция центра плоскости среза. The essence of the invention lies in the fact that in the known silencer of the exhaust exhaust of an internal combustion engine comprising a cylindrical body with end walls, a coaxial, partially perforated pipe for supplying and discharging exhaust gases and transverse partitions installed in the pipe and in the gap between the pipe and the body, the last baffle is provided with perforation holes provided with bends in the direction of gas flow, while the bends are made in the form of a body of revolution cut in the diametrical plane, ne perpendicular to the plane of the partition, placed at an equal distance from the body and pipe and oriented by the cut planes in one direction, at the same angle to all the radius of the partition, on which lies the projection of the center of the plane of the cut.

В частности, отгибы могут иметь форму четверти сферы или половины рассеченного вдоль параболоида вращения. In particular, the limb may take the form of a quarter of a sphere or half of a rotation cut along a paraboloid.

При таком конструктивном исполнении, за счет определенной формы отгибов и определенной ориентации их выходных срезов, поток выхлопных газов, проходящих через отверстия перфорации, получает вращательное движение, что обеспечивает минимальное его (потока) воздействие и на стенку корпуса глушителя, и на трубу для подвода и отвода выхлопных газов, что и повышает эффективность глушителя в сравнении с прототипом. Кроме того, выполнение отгибов в форме половины рассеченного вдоль параболоида вращения обеспечивает формирование потока более плавным. With this design, due to the specific shape of the bends and the specific orientation of their output sections, the flow of exhaust gases passing through the perforation holes receives a rotational movement, which ensures its minimum (flow) effect on the wall of the silencer body and on the supply pipe and exhaust gas, which increases the efficiency of the muffler in comparison with the prototype. In addition, the implementation of the limb in the form of half dissected along the paraboloid of rotation ensures the formation of the flow more smoothly.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где на фиг.1 показан глушитель шума выхлопа; на фиг. 2 и 3 показано сечение глушителя по А-А (равнозначные возможные варианты); на фиг. 4 увеличенно показан один из отгибов. The invention is illustrated in the drawings, where Fig. 1 shows an exhaust silencer; in FIG. 2 and 3 show a cross-section of the muffler along AA (equivalent equivalent options); in FIG. 4, one of the bends is shown enlarged.

Глушитель шума выхлопа, фиг. 1, содержит цилиндрический корпус 1 с торцовыми стенками 2 и 3, соосную, частично перфорированную отверстиями 4 трубу 5 для подвода и отвода выхлопных газов. Подвод газов в глушитель осуществляется через патрубок, закрепленный на стенке 2, отвод через патрубок, закрепленный на стенке 3. Поперечные перегородки 6 и 7, соответственно установленные в трубе 5 и зазоре между трубой 5 и корпусом 1. Перегородка 7 снабжена отверстиями 8 перфорации, снабженными отгибами 9 в направлении движения газового потока. Отгибы 9 выполнены в форме тела вращения, например четверти сферы, фиг 2 и 3, или половины рассеченного вдоль параболоида вращения, фиг. 5, срезанного в диаметральной плоскости, перпендикулярной плоскости перегородки 7, размещены на равном расстоянии от корпуса 1 и трубы (наружной ее стенки) 5 и сориентированы плоскостями срезов 10 в одном направлении, под одинаковым для всех углом к радиусу перегородки 7, на котором лежит проекция центра плоскости среза 10. Exhaust silencer, FIG. 1, comprises a cylindrical body 1 with end walls 2 and 3, a coaxial pipe 5 partially perforated by openings 4 for supplying and discharging exhaust gases. The supply of gases to the muffler is through a pipe mounted on the wall 2, the discharge through a pipe mounted on the wall 3. The transverse partitions 6 and 7, respectively installed in the pipe 5 and the gap between the pipe 5 and the housing 1. The partition 7 is provided with perforation holes 8 provided limbs 9 in the direction of gas flow. The bends 9 are made in the form of a body of revolution, for example, a quarter of a sphere, FIGS. 2 and 3, or half cut along a paraboloid of revolution, FIG. 5, cut off in a diametrical plane perpendicular to the plane of the partition 7, are placed at an equal distance from the body 1 and the pipe (its outer wall) 5 and oriented by the plane of the cuts 10 in one direction, at the same angle for all to the radius of the partition 7, on which the projection center of cut plane 10.

Дополнительно на фиг. 1 показаны: кожух 11, герметично и с зазором охватывающий часть перфорированного участка трубы 5, и искрогаситель 12. К сущности изобретения эти два последних элемента прямого отношения не имеют. Additionally, in FIG. 1 shows: a casing 11, tightly and with a gap covering part of the perforated section of the pipe 5, and the spark arrester 12. To the essence of the invention, these last two elements are not directly related.

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

Отработанный газ поступает в глушитель по трубе 5, отражается от перегородки 6 и через отверстия 4, отражаясь от искрогасителя 12, поступает в первую камеру корпуса 1. Далее через отверстия 8 в перегородке 7 газ поступает во вторую камеру, получая при этом направленное движение, тангенциальное оси корпуса 1, и формируется в устойчивый подкрученный поток. При этом тяжелые раскаленные частицы отбрасываются к стенкам корпуса 1. И наконец подкрученный газ через отверстия 4 во второй камере поступает в трубу 5 и выводится из глушителя. The exhaust gas enters the muffler through the pipe 5, is reflected from the partition 6 and through the holes 4, reflected from the spark arrester 12, enters the first chamber of the housing 1. Then, through the openings 8 in the partition 7, the gas enters the second chamber, thereby obtaining a directional movement, tangential the axis of the housing 1, and is formed into a stable twisted flow. In this case, heavy hot particles are thrown to the walls of the housing 1. Finally, the swirling gas through the holes 4 in the second chamber enters the pipe 5 and is removed from the muffler.

Шум выхлопа в глушителе проделывает такой же путь: по трубе 5 доходит до перегородки 6, частично отражается обратно к источнику, частично проходит через отверстия 4 в первой камере, отражается от корпуса искрогасителя 12, частично в трубу 5 через отверстия 4, частично в первую камеру глушителя, проходит через отверстия 8, частично отражаясь обратно от отгибов 9, во вторую камеру глушителя, через отверстия 4 во второй камере поступает в трубу 5 и по ней выводится из глушителя. The exhaust noise in the silencer follows the same path: through the pipe 5 it reaches the partition 6, partially reflects back to the source, partially passes through the openings 4 in the first chamber, is reflected from the spark arrester 12, partially into the pipe 5 through openings 4, partially into the first chamber the muffler, passes through the holes 8, partially reflected back from the bends 9, into the second chamber of the muffler, through the holes 4 in the second chamber, enters the pipe 5 and is discharged from the muffler through it.

Раскаленные частицы продуктов сгорания проходят по трубе 5, ударяются в перегородку 6, размельчаясь при этом, далее с потоком газа проходят через отверстия в полость искрогасителя 12, ударяются о него и потоком отбрасываются к стенкам корпуса 1 первой камеры и ее торцевой стенке 2, ударяются о названные элементы. Далее просачиваются потоком газа через отверстия 8 в перегородке 7, ударяясь при этом об отгибы 9 и получая направленное тангенциальное вращение, отбрасываются к стенке корпуса 1 второй камеры, окончательно при этом измельчаясь и остывая и через отверстия 4 во второй камере вместе с выхлопным газом через трубу 5 выводятся из глушителя. The hot particles of the combustion products pass through the pipe 5, hit the partition 6, being crushed, then with a gas stream pass through the holes in the cavity of the spark arrester 12, hit it and are thrown away to the walls of the housing 1 of the first chamber and its end wall 2, hit about named items. Then they leak through the gas flow through the openings 8 in the partition 7, striking against the bends 9 and receiving a directed tangential rotation, are discarded to the wall of the housing 1 of the second chamber, finally being crushed and cooling through the openings 4 in the second chamber together with the exhaust gas through the pipe 5 are removed from the silencer.

На фиг. 5 приведена экспериментальная кривая эффективности шумоглушения предлагаемого глушителя в сравнении с прототипом. In FIG. 5 shows the experimental curve of the noise attenuation efficiency of the proposed muffler in comparison with the prototype.

Использование предлагаемой геометрической формы отгибов 9 в перегородке 7 позволяет улучшить акустические показатели глушителя по целому ряду причин:
сферическая форма отгибов 9 позволяет плавно сформировать проходящий через отверстия 8 поток и за счет этого уменьшить турбулентность струи газа, а следовательно, и шум;
сферическая форма отгибок 9 наиболее жесткая и, в отличие от прототипа, не происходит сильного возбуждения вибрации среза 10 отгиба 9 и, следовательно, передачи этой вибрации на перегородку 7, а по ней на корпус 1 и трубу 5, за счет чего уменьшается корпусной шум глушителя;
сферическая форма отгибов 9 увеличивает изгибную жесткость перегородки 7, снижая ее вибровозбудимость и структурный шум за счет ослабления возбуждения изгибных вибрационных мод перегородки 7;
срез 10 сферического отгиба 9 уменьшает прямую передачу звука из камеры в камеру и, следовательно, в выхлопную трубу 5.Using the proposed geometric shape of the bends 9 in the partition 7 can improve the acoustic performance of the silencer for a number of reasons:
the spherical shape of the bends 9 allows you to smoothly form the flow passing through the holes 8 and thereby reduce the turbulence of the gas stream, and therefore noise;
the spherical shape of the bend 9 is the most rigid and, unlike the prototype, there is no strong excitation of vibration of the slice 10 of the bend 9 and, therefore, the transmission of this vibration to the partition 7, and along it to the body 1 and pipe 5, thereby reducing the case noise of the muffler ;
the spherical shape of the bends 9 increases the bending stiffness of the partition 7, reducing its vibrational excitation and structural noise due to weakening the excitation of the bending vibrational modes of the partition 7;
the slice 10 of the spherical limb 9 reduces the direct transmission of sound from camera to camera and, therefore, to the exhaust pipe 5.

На фиг. 6 представлена кривая, характеризующая эффективность шумоглушения в зависимости от угла поворота среза 10. In FIG. 6 shows a curve characterizing the effectiveness of sound attenuation depending on the angle of rotation of the slice 10.

Предложенная ориентация отверстий в диапазоне 0^o±15^o позволяет выбрать оптимальное направление потока газов и частично шума, которое обеспечит уменьшение шума выхлопа, т.к. струи газа из отверстий 8 не попадают напрямую в выхлопную трубу 5 и не создают при этом дополнительный шум, не бьют в стенки корпуса и не возбуждают корпусной шум. Кроме того, тангенциальное направление движения потока газов уменьшает продольную составляющую вектора скорости и соответственно скорость истечения газов из выхлопной трубы, уменьшая при этом шум выхлопа.The proposed hole orientation in the range of 0 ^o ± 15 ^o allows you to choose the optimal direction of gas flow and partially noise, which will reduce exhaust noise, because jets of gas from the openings 8 do not directly enter the exhaust pipe 5 and do not create additional noise, do not hit the walls of the body and do not excite the body noise. In addition, the tangential direction of the gas flow decreases the longitudinal component of the velocity vector and, accordingly, the velocity of the exhaust gases from the exhaust pipe, while reducing exhaust noise.

Кроме уменьшения шума, предложенная форма и ориентация отгибов 9 удлиняет путь раскаленных частиц продуктов сгорания, остужая их и обеспечивая тем самым эффективное искрогашение, что особенно актуально для дизельных двигателей. In addition to reducing noise, the proposed shape and orientation of the bends 9 lengthens the path of the hot particles of the combustion products, cooling them and thereby providing effective spark suppression, which is especially important for diesel engines.

Предлагаемая конструкция глушителя разработана для тракторных дизельных двигателей. The proposed silencer design is designed for tractor diesel engines.

Claims

1. A silencer of the exhaust exhaust of an internal combustion engine, comprising a cylindrical body with end walls, a coaxial partially perforated pipe for supplying and discharging exhaust gases, and transverse partitions installed in the pipe and in the gap between the pipe and the body, the last partition being provided with perforation holes provided with bends in the direction of movement of the gas stream, characterized in that the bends are made in the form of a body of revolution cut off in a diametrical plane perpendicular to the plane of the partition, ra mescheny equidistant from the housing and the tube and shear planes orientated in the same direction under the same for all angle to the septum radius, where the center is the projection of the cutting plane.

2. The muffler according to claim 1, characterized in that the limb has the shape of a quarter of a sphere.

3. The muffler according to claim 1, characterized in that the limb is in the form of a half of a rotation cut along the paraboloid.

4. A silencer according to claims 1 to 3, characterized in that the plane of the slices is oriented at an angle (0 ± 15) ^o to the radius of the partition, on which lies the projection of the center of the plane of the cut.