15.1. Акустичні показники двз. Глушники шуму

15.2.1. Акустичні показники двз.

ДВЗ є джерелом досить сильного акустичного шуму. Весь звуковий діапазон коливань від 16 Гц до 20 кГц умовно поділяють на низькочастотний – до 400 Гц, середньочастотний – 400÷1000 Гц та високочастотний – більше ніж 1000 Гц. Найбільш розповсюдженими характеристиками звукових коливань є рівні інтенсивності звуку і звукового тиску. Діапазон рівня інтенсивності між порогом чутності людини і порогом болючого відчуття при частоті 1000 Гц складає близько 130 дБ. Рівень шуму поршневих ДВЗ може досягати 120 дБ. Джерелами шуму є вузли й агрегати, що визначають рівень шуму механічного походження, а також газодинамічні процеси у системах впуску і випуску.

Шум вузлів виникає внаслідок неврівноваженості обертових частин механізмів, наявності сил інерції і моментів цих сил, зіткнень у зчленуваннях. Найбільш інтенсивні складові в спектрі шуму звичайно кратні частоті обертання колінчастого вала. Конструктивні заходи, що знижують рівень цього шуму:

1. Зменшення зазору між поршнем і циліндром.

2. Подовження юбки поршнів.

3. Використання дезаксіального кривошипно-шатунного механізму.

4. Застосування безударних кулачків у механізмі газорозподілу.

5. Формування камери згоряння такої форми, що забезпечує плавний перехід від процесу стиску до процесу згоряння.

6. Застосування різних прокладок, перегородок з синтетичних та композитних матеріалів, капотування двигунів тощо.

15.1.2. Глушники шуму

Газодинамічний шум може, крім складових в області низьких і середніх частот, мати і високочастотні складові вихрового походження. Шум на впуску і випуску знижують за допомогою глушників шуму (15.1). Рівень шуму на випуску більше, ніж на впуску, тому що швидкість випускних газів у системах випуску більше. Досить високий додатковий рівень шуму створюють агрегати турбонаддуву. У двигунах з наддувом унаслідок підвищеної витрати повітря рівень інтенсивності шуму впускних і випускних отворів звичайно вище відповідних рівнів шуму від інших джерел. Високочастотні складові газодинамічного шуму компресорів мають велику інтенсивність у порівнянні з інтенсивністю відповідних складових механічного шуму. Незважаючи на те, що їхні рівні інтенсивності нижче рівнів інтенсивності низькочастотної частини спектра, вони викликають більш неприємні відчуття в людини.

Для зниження шуму впуску застосовують спеціальні конструкції повітряочищувачів, резонансні розширювальні камери, м'які гофровані шланги.

За принципом дії глушники поділяють на активні (дисипативні) і реактивні (резонансні). В активних (рис. 15.47, а) звукова енергія перетворюється у теплоту при проходженні хвилі крізь опори (сітки, перфоровані перегородки, звуковбирні матеріали тощо). Принципові схеми варіантів конструкцій таких глушників наведені на рис. 15.1.

Рисунок 15.1. Принципові схеми активних глушників

Реактивні глушники (рис. 15.2) являють собою розширювальну камеру чи ряд резонансних камер. У цих глушниках відбувається зменшення амплітуди коливань внаслідок розширення потоку газу.

Рисунок 15.2. Принципові схеми реактивних глушників

Реактивні глушники ефективно заглушають низькочастотний шум, а активні – високочастотний, тому в сучасних двигунах використовують не тільки ті чи інші, але й комбінацію обох типів – комбіновані глушники (рис. 15.3), які формують з системи резонансних камер, у які включають звукопоглинальні матеріали: скловолокно, пресовану сталеву проволоку, металокераміку.

Рисунок 15.3. Глушники шуму: а – активні; б – реактивні; в – комбіновані

Конструкцію глушника і його розміри розраховують для конкретної моделі двигуна, а остаточно параметри системи шумоглушіння визначаються в процесі випробувань і доведення двигунів. Загальний об’єм глушника легкового автомобіля повинен бути у 3÷8 разів більше за робочий об’єм ДВЗ, тому кількість глушників часто дорівнює 2÷3 (рис. 15.4)

Рисунок 15.4. Конструкція комплекса глушників:

1 – основний глушник; 2, 3, 7, 8 – труби; 4, 6 – перегородки; 5 – додатковий глушник

Глушники на багатьох автомобілях конструктивно входять до системи випуску, яка призначена для випуску відпрацьованих газів з припустимим рівнем шуму і мінімальними втратами потужності, а у сучасних автомобілях також для зниження концентрації шкідливих речовин у відпрацьованих газах. Основні складові частини системи випуску зображені на рис. 15.5, зовнішній вигляд – на рис. 15.6.

Рисунок 15.5. Система випуску відпрацьованих газів: а – без каталітичного нейтралізатора відпрацьованих газів; б – з каталітичним нейтралізатором:

1 – передній глушник; 2 – каталітичний нейтралізатор (у дизелів – з сажовим фільтром); 3 – центральний глушник; 4 – задній глушник

Рисунок 15.6. Випускна система сучасного легкового ДВЗ (BMW)

34.