RU2262605C1 - Muffler of internal combustion engine - Google Patents
Muffler of internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2262605C1 RU2262605C1 RU2004105616/06A RU2004105616A RU2262605C1 RU 2262605 C1 RU2262605 C1 RU 2262605C1 RU 2004105616/06 A RU2004105616/06 A RU 2004105616/06A RU 2004105616 A RU2004105616 A RU 2004105616A RU 2262605 C1 RU2262605 C1 RU 2262605C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- partition
- noise
- muffler
- holes
- energy
- Prior art date
Links
Landscapes
- Exhaust Silencers (AREA)
Abstract
Description
Внедрение в промышленность новых высокопроизводительных технологических процессов, рост мощности и быстроходности машин приводит к тому, что человек на производстве постоянно подвергается воздействию шума, неблагоприятно влияющего на его организм. В ведущих странах мира проблеме борьбы с шумом придано общегосударственное значение.The introduction of new high-performance technological processes into the industry, the growth of power and speed of machines leads to the fact that a person in production is constantly exposed to noise that adversely affects his body. In the leading countries of the world, the problem of noise control has been given national significance.
Настоящее изобретение может быть использовано преимущественно на переносных бензиномоторных пилах, применяемых в лесной промышленности на валке и раскряжевке леса. Использование в бензиномоторных пилах в качестве привода пильного аппарата двухтактного двигателя внутреннего сгорания делает их интенсивным источником шума в диапазоне частот 60-8000 Гц. Наличие многочисленных источников шума в бензиномоторной пиле и их концентрация в сравнительно небольшом по размерам механизме значительно затрудняет борьбу с шумом. При этом жесткие ограничения в весе бензиномоторных пил в сочетании с требованиями обеспечения их максимальной мощности не позволяет использовать на двигателях бензиномоторных пил многие достаточно эффективные средства борьбы с шумом, применяемые, в частности, на мотоциклетных и автомобильных двигателях. Решение проблемы борьбы с шумом выхлопа двигателей бензиномоторных пил сводится к созданию малогабаритного глушителя, обеспечивающего снижение шума до безопасных значений при минимальном весе и потерях мощности двигателя.The present invention can be used mainly on portable gasoline-powered saws used in the forest industry on felling and logging. The use in gasoline-powered saws as a drive of a saw apparatus of a two-stroke internal combustion engine makes them an intense source of noise in the frequency range 60-8000 Hz. The presence of numerous sources of noise in a gasoline-powered saw and their concentration in a relatively small mechanism significantly complicates the fight against noise. At the same time, severe restrictions on the weight of gasoline-powered saws in combination with the requirements for ensuring their maximum power do not allow the use of many quite effective noise control tools on gasoline-powered saw engines, which are used, in particular, on motorcycle and automobile engines. The solution to the problem of combating the exhaust noise of gasoline engine saws is reduced to the creation of a compact silencer that reduces noise to safe values with minimal weight and engine power loss.
Известны глушители шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания для бензиномоторных пил (см. заявка СССР №2829266 по классу F 01 N 1/08 за 1979 г., заявка СССР №2197297 по классу F 01 N 1/08 за 1975 г., патент США №5916128 по классу F 01 N 3/00 за 1999 г., патент Германии №DE 19747914 А 1 по классу F 01 N 7/18 за 1999 г., патент Швеции №504851 по классу F 01 N 3/28.Known silencers of the exhaust noise of an internal combustion engine for gasoline-powered saws (see USSR application No. 2829266 in class F 01 N 1/08 for 1979, USSR application No. 2197297 in class F 01 N 1/08 for 1975, US patent No. 5916128 according to class F 01 N 3/00 for 1999, German patent No. DE 19747914 A 1 according to class F 01 N 7/18 for 1999, Swedish patent No. 504851 according to class F 01 N 3/28.
Недостатком этих глушителей является высокий уровень шума. Уровни шума бензиномоторных пил на рабочих местах, полученные по результатам испытаний в СССР и за рубежом (см. Отчет по международным сравнительным испытаниям бензиномоторных пил одиночного управления. СЭВ, Варшава, 1963 г., AKGST orszagokban kialakitott uj motorfaresztipasck hazai minoste vissqalata. Budapest, 1965 г.), значительно превышают предельно допустимые уровни, установленные техническим комитетом международной организации по стандартизации (ИСО). Основными диапазонами частот шума системы выхлопа газа бензиномоторных пил являются 100≤f1≤200 Гц, 500≤f2≤600 Гц, 1000≤f3≤1200 Гц. Это доминирующие частоты шума.The disadvantage of these silencers is the high noise level. Noise levels of gasoline-powered saws at workplaces obtained from tests in the USSR and abroad (see Report on international comparative tests of gasoline-powered saws of single control. CMEA, Warsaw, 1963, AKGST orszagokban kialakitott uj motorfaresztipasck hazai minoste vissqalata. Budapest, 1965 d), significantly exceed the maximum permissible levels established by the technical committee of the international organization for standardization (ISO). The main noise frequency ranges of the gas exhaust system of gasoline-powered saws are 100≤f 1 ≤200 Hz, 500≤f 2 ≤600 Hz, 1000≤f 3 ≤1200 Hz. These are the dominant noise frequencies.
Максимальные превышения уровней шума над допустимыми нормами составляют у различных бензиномоторных пил в отдельных октавных полосах частот от 11 до 24 Дб. Наибольшие уровни шума расположены в октавных полосах частот 125, 500 и 1000 Гц.The maximum excess of noise levels over permissible norms is for various gasoline-powered saws in individual octave frequency bands from 11 to 24 dB. The highest noise levels are located in the octave frequency bands of 125, 500 and 1000 Hz.
Известен также глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания (см. патент РФ N2209321, кл. F 01 N 1/08. 2003 г.), принятый авторами за прототип. Он состоит из двух штампованных половин, герметично соединенных между собой и образующих корпус глушителя с впускным отверстием и выпускным патрубком. В средней части глушителя установлена продольная перегородка с отверстиями. Отверстия выполнены в нижней части перегородки у донной полости глушителя. Перегородка разделяет корпус глушителя на входную и выходную камеры. Во входной камере размещен рассекатель с отверстиями, примыкающий к фланцу входного отверстия глушителя.Also known is a silencer of exhaust noise of an internal combustion engine (see RF patent N2209321, CL F 01 N 1/08. 2003), adopted by the authors for the prototype. It consists of two stamped halves, hermetically connected to each other and forming a silencer body with an inlet and an exhaust pipe. In the middle part of the muffler, a longitudinal partition with holes is installed. The holes are made in the lower part of the partition at the bottom cavity of the muffler. The partition divides the silencer body into the input and output chambers. In the inlet chamber there is a divider with holes adjacent to the muffler inlet flange.
Основное шумопоглощение в данном глушителе происходит за счет преобразования энергии шума выхлопа газов в кинетическую энергию движения когерентных вихревых структур потока газов в глушителе. Этот механизм поглощения энергии шума удалось достичь с помощью установленной вдоль камеры глушителя перегородки с отверстиями, выполненными в ее нижней части у донной полости глушителя, где для доминирующих частот шума двигателя бензиномоторной пилы (100-500 Гц) находится пучность (максимальная амплитуда) акустических колебаний скорости выхлопа газов. В этом случае при прохождении газов через отверстия перегородки на их кромках образуются локализованные вихревые кольца, в результате чего происходит преобразование энергии шумов в энергию когерентных вихревых структур потока газов. При этом суммарная площадь отверстий строго должна быть равна 0,02-0,03 от общей площади самой перегородки. Для гашения шума в диапазоне частот 1000-1200 Гц (наиболее вредных для организма человека) суммарный объем входной и выходной камер глушителя равен 6-8 объемам цилиндра двигателя. Газы в таком суммарном объеме камер расширяются по адиабатическому процессу, в результате чего не возникают ударные волны (косые скачки уплотнения), которые при распаде генерируют шум в диапазоне частот 1000-1200 Гц.The main noise absorption in this muffler is due to the conversion of the noise energy of the exhaust gas into the kinetic energy of motion of the coherent vortex structures of the gas flow in the muffler. This mechanism of absorption of noise energy was achieved using a partition installed along the silencer chamber with holes made in its lower part near the bottom cavity of the silencer, where for the dominant frequencies of the noise of the engine of a gasoline-powered saw (100-500 Hz) there is an antinode (maximum amplitude) of acoustic velocity oscillations exhaust gases. In this case, when gases pass through the openings of the baffle, localized vortex rings are formed on their edges, as a result of which the noise energy is converted into the energy of coherent vortex structures of the gas flow. In this case, the total area of the holes must strictly be equal to 0.02-0.03 of the total area of the partition itself. To suppress noise in the frequency range 1000-1200 Hz (the most harmful to the human body), the total volume of the input and output chambers of the muffler is 6-8 volumes of the engine cylinder. Gases in such a total volume of the chambers expand according to the adiabatic process, as a result of which shock waves (oblique shock waves) do not arise, which during decay generate noise in the frequency range 1000-1200 Hz.
Суммарная площадь отверстий в перегородке на два порядка меньше ее самой общей площади, в результате чего перегородка между входной и выходной камерами глушителя является большим гидродинамическим сопротивлением для потока газов, существенно уменьшая тем самым мощность двигателя пилы.The total area of the holes in the baffle is two orders of magnitude smaller than its total area, as a result of which the baffle between the inlet and outlet chambers of the muffler is a large hydrodynamic resistance for gas flow, thereby significantly reducing the saw engine power.
Кроме того, из-за большой площади перегородки по сравнению с суммарной площадью отверстий в ней она подвержена воздействию большого акустического давления газа, проходящего через глушитель. В результате этого происходит дополнительное излучение шума непосредственно от перегородки глушителя. Вторым недостатком глушителя является эллипсоидальная форма его камеры с большим внутренним объемом (6-8 объемов цилиндра двигателя), которая увеличивает общие габариты и массу пилы, усложняет конструкцию и технологию изготовления глушителя в целом.In addition, due to the large area of the baffle compared with the total area of the openings in it, it is exposed to high acoustic pressure of the gas passing through the muffler. As a result of this, additional noise radiation occurs directly from the silencer partition. The second drawback of the silencer is the ellipsoidal shape of its chamber with a large internal volume (6-8 volumes of the engine cylinder), which increases the overall dimensions and mass of the saw, complicates the design and manufacturing technology of the silencer as a whole.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и создание эффективного глушителя шума выхлопа двигателя бензиномоторной пилы, имеющего камеру простой конструкции с предельно минимальными габаритами и массой, повышающего мощность двигателя пилы не менее чем на 15% (по сравнению с прототипом).The technical task of the present invention is to remedy these shortcomings and create an effective silencer of the exhaust gas engine gasoline engine saw, having a camera of simple design with extremely minimal dimensions and weight, increasing the engine power of the saw by at least 15% (compared with the prototype).
Поставленная задача решается тем, что в камере глушителя коробчатой формы установлена плоская прямоугольная продольная перегородка с четырьмя отверстиями по углам, суммарная площадь которых составляет 0,1-0,2 от общей площади самой перегородки.The problem is solved in that a flat rectangular longitudinal partition with four holes in the corners, the total area of which is 0.1-0.2 of the total area of the partition itself, is installed in the box-shaped silencer chamber.
На чертеже изображена конструкция предложенного глушителя. Он состоит из двух штампованных половин коробчатой формы - правой 1 и левой 2, герметично соединенных между собой и образующих корпус глушителя, и содержит фланец 3 с впускным отверстием, рассекатель газов с отверстиями 4. В средней части глушителя установлена продольная перегородка 5 с четырьмя отверстиями 6 по углам перегородки.The drawing shows the design of the proposed muffler. It consists of two stamped box-shaped halves - right 1 and left 2, hermetically connected to each other and forming a silencer body, and contains a flange 3 with an inlet, a gas divider with holes 4. A longitudinal partition 5 with four holes 6 is installed in the middle of the silencer at the corners of the partition.
Глушитель работает следующим образом: отработанные газы выхлопа двигателя внутреннего сгорания бензиномоторной пилы через впускное отверстие фланца 3 попадают в рассекатель 4, дробятся в нем и заполняют первую половину камеры глушителя. Основное шумопоглощение в диапазоне частот 100-500 Гц происходит за счет механического трения и завихрения по типу турбулизации потока газов на кромках отверстий рассекателя 4.The muffler works as follows: the exhaust gases from the exhaust of an internal combustion engine of a gasoline-powered saw through the inlet of the flange 3 fall into the divider 4, are crushed in it and fill the first half of the silencer chamber. The main noise absorption in the frequency range 100-500 Hz occurs due to mechanical friction and turbulence according to the type of gas flow turbulization at the edges of the openings of the divider 4.
Далее через четыре угловых отверстия 6 в перегородке 5 газ попадает во вторую половину камеры глушителя 2. Здесь за счет расширения потока газов происходит дополнительное поглощение шумов. Экспериментально авторами изобретения установлено, что большое значение для эффективного поглощения шума на высоких частотах 800-1200 Гц, как наиболее вредных для человека, имеет не только объем камеры глушителя (оптимально 6-8 объемов цилиндра двигателя, как у прототипа), но и расположение отверстий в перегородке и соотношение суммарной площади их к общей площади перегородки. В предлагаемой авторами изобретения конструкции глушителя отверстия в перегородке расположены по углам, при этом суммарная их площадь составляет 0,1-0,2 от общей площади самой перегородки.Then, through four corner openings 6 in the partition 5, the gas enters the second half of the chamber of the muffler 2. Here, due to the expansion of the gas flow, additional noise absorption occurs. Experimentally, the inventors found that not only the volume of the silencer chamber (optimally 6-8 engine cylinder volumes, as in the prototype), but also the location of the holes is of great importance for the effective absorption of noise at high frequencies of 800-1200 Hz, which are most harmful to humans. in the partition and the ratio of their total area to the total area of the partition. In the inventive silencer design, the openings in the partition are located at the corners, and their total area is 0.1-0.2 of the total area of the partition itself.
По многочисленным результатам газодинамических продувов глушителей бензиномоторных пил (см. Отчет авторов В.Ф.Ахмодеев, С.В.Сухинин и др. "Разработка глушителей нового поколения для бензиномоторной пилы "Урал-2 Эл", Институт технологий, г. Новосибирск, 1999 г.) авторами изобретения было установлено, что источник шума с диапазоном частот в области 1000 Гц обусловлен неустойчивостью и распадом присоединенных слабых косых скачков уплотнения на входе потока продуктов сгорания в глушитель из сужения (впускного отверстия) в расширение (в камеру глушителя). Это происходит при резких поворотах потока в тракте глушителя. Интенсивность этого источника колебаний определяется энергией потока продуктов сгорания.According to the numerous results of gas-dynamic blowing of silencers of gasoline-powered saws (see the Report of the authors V.F. Akhmodeev, S.V. Sukhinin and others. "Development of new-generation silencers for the gas-powered saw" Ural-2 El ", Institute of Technology, Novosibirsk, 1999 d) the inventors found that a noise source with a frequency range in the region of 1000 Hz is caused by the instability and decay of the attached weak oblique shock waves at the inlet of the combustion products flow into the muffler from the narrowing (inlet) into the expansion (into the silencing chamber) of Tell). This occurs during sharp turns in the flow path of the muffler. The intensity of the source of oscillations is determined by the flow of products of combustion energy.
Размещение отверстий в перегородке 6 по углам напротив рассекателя 4 исключает резкие на 180° повороты потока. Кроме того, при суммарной площади отверстия более 0,1 от общей площади перегородки продукты сгорания в глушителе, переходя из первой половины камеры во вторую, расширяются по адиабатическому процессу, в результате чего обладают малой энергией, и ударные волны с частотой звука 800-1200 Гц (косые скачки уплотнения) в камере глушителя отсутствуют. Это позволило уменьшить объем камеры глушителя до 3-4 объемов цилиндров двигателя пилы и тем самым уменьшить массу и габариты глушителя и пилы в целом.The placement of the holes in the partition 6 in the corners opposite the divider 4 eliminates sharp 180 ° turns of the flow. In addition, with a total opening area of more than 0.1 of the total partition area, the products of combustion in the muffler, passing from the first half of the chamber to the second, expand by the adiabatic process, as a result of which they have low energy, and shock waves with a sound frequency of 800-1200 Hz (oblique shock waves) in the silencer chamber are absent. This made it possible to reduce the volume of the silencer chamber to 3-4 cylinder volumes of the saw engine and thereby reduce the mass and dimensions of the silencer and the saw as a whole.
В книге В.Ф.Ахмадеев, С.В.Сухинин и др. "Подавление акустических колебаний в камере сгорания резонансными звукопоглотителями" - М., НПО Информ ТЭИ, 1999 г. показано, что существенным фактом для гашения шума является преобразование его энергии в кинетическую энергию вихревых структур потока газов в глушителе.In the book of V.F.Akhmadeev, S.V. Sukhinin et al., “Suppression of Acoustic Oscillations in a Combustion Chamber by Resonant Sound Absorbers” - M., NPO Inform TEI, 1999, it is shown that the conversion of its energy into noise is an essential fact for damping kinetic energy of the vortex structures of a gas stream in a silencer.
При суммарной площади отверстий в перегородке более 0,2 от общей ее площади сама перегородка перестает быть эффективным гасителем шумов как устройство, расположенное в пучности (максимальной амплитуды) колебаний скорости потока газов в глушителе.With the total area of the holes in the partition more than 0.2 of its total area, the partition itself ceases to be an effective noise suppressor as a device located in the antinode (maximum amplitude) of the gas flow velocity fluctuations in the muffler.
Для исключения дополнительного излучения шума от самой перегородки глушителя как мембраны она имеет продольный желоб для увеличения ее жесткости, 7.To exclude additional noise emission from the silencer’s baffle itself as a membrane, it has a longitudinal groove to increase its rigidity, 7.
Проведены стендовые испытания глушителя с продольной перегородкой и отверстиями, выполненные по ее углам с заявленными соотношениями суммарной площади отверстий перегородки к общей площади самой перегородки на пиле "Урал-70" на испытательной станции Федерального Государственного предприятия "Машиностроительный завод им. Ф.Э.Дзержинского" г.Пермь. Достигнуто двукратное снижение шума в диапазоне доминирующих частот выхлопа газов с увеличением мощности двигателя пилы на 20% по сравнению с прототипом.Bench tests of a muffler with a longitudinal partition and openings were carried out, performed at its corners with the stated ratios of the total area of the openings of the partition to the total area of the partition itself on the Ural-70 saw at the testing station of the Federal State Enterprise "Machine Building Plant named after F. Dzerzhinsky" Perm city. A two-fold reduction in noise was achieved in the range of dominant gas exhaust frequencies with an increase in saw engine power by 20% compared with the prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004105616/06A RU2262605C1 (en) | 2004-02-24 | 2004-02-24 | Muffler of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004105616/06A RU2262605C1 (en) | 2004-02-24 | 2004-02-24 | Muffler of internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004105616A RU2004105616A (en) | 2005-08-20 |
| RU2262605C1 true RU2262605C1 (en) | 2005-10-20 |
Family
ID=35845829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004105616/06A RU2262605C1 (en) | 2004-02-24 | 2004-02-24 | Muffler of internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2262605C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3987868A (en) * | 1971-02-23 | 1976-10-26 | Betts William M | Silencing device for internal combustion engines |
| SU1393911A1 (en) * | 1986-10-28 | 1988-05-07 | Производственное Объединение "Машиностроительный Завод Им.Ф.Э.Дзержинского" | Internal combustion engine exhaust muffler |
| SU1562486A1 (en) * | 1988-07-29 | 1990-05-07 | Производственное Объединение "Машиностроительный Завод Им.Ф.Э.Дзержинского" | Exhaust silencer of ic-engine |
-
2004
- 2004-02-24 RU RU2004105616/06A patent/RU2262605C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3987868A (en) * | 1971-02-23 | 1976-10-26 | Betts William M | Silencing device for internal combustion engines |
| SU1393911A1 (en) * | 1986-10-28 | 1988-05-07 | Производственное Объединение "Машиностроительный Завод Им.Ф.Э.Дзержинского" | Internal combustion engine exhaust muffler |
| SU1562486A1 (en) * | 1988-07-29 | 1990-05-07 | Производственное Объединение "Машиностроительный Завод Им.Ф.Э.Дзержинского" | Exhaust silencer of ic-engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004105616A (en) | 2005-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2361784A1 (en) | Refractive wave muffler | |
| US2738781A (en) | Engine detonation control by acoustic methods and apparatus | |
| US3884323A (en) | Device for gas-exit ducts to convert vortical gas flow to sound-attenuated axial gas flow | |
| Pavlov et al. | Development of silencer for low-power internal combustion engines | |
| RU2262605C1 (en) | Muffler of internal combustion engine | |
| Rahman et al. | Design and construction of a muffler for engine exhaust noise reduction | |
| RU2151889C1 (en) | Gas jet noise silencer | |
| RU2210676C2 (en) | Exhaust muffler of internal combustion engine | |
| CN107664048A (en) | A kind of silencer | |
| RU2209321C2 (en) | Exhaust muffler of internal combustion engine | |
| DK11293A (en) | Muffler | |
| US3823796A (en) | Mufflers for internal combustion engines | |
| KR101236744B1 (en) | Exhaust Silencer | |
| SU1665049A1 (en) | Silencer | |
| RU11834U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE EXHAUST SILENCER | |
| JPS60104709A (en) | Muffler for engine | |
| RU185332U1 (en) | SILENCER OF EXHAUST GAS OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| RU23650U1 (en) | ENGINE | |
| RU2299336C1 (en) | Exhaust muffler | |
| RU25045U1 (en) | TURBO SILENCER | |
| RU2787427C1 (en) | Gas flow noise suppressor (gshgp) | |
| KR200307906Y1 (en) | Vacuum tube type muffler | |
| RU2306433C2 (en) | Multisection muffler | |
| RU2050446C1 (en) | Silencer | |
| SU844787A1 (en) | Exhaust silencer for i.c.engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070225 |