ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ВЫХЛОПА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F01N1/02 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для уменьшения шума и искрогашения на выпуске дизельных двигателей.

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.

Недостатком известного глушителя является невысокая эффективность шумогашения и искрогашения.

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.

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.

Целью изобретение является повышение эффективности шумоглушения.

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.

В частности, отгибы могут иметь форму четверти сферы или половины рассеченного вдоль параболоида вращения.

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.

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.

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.

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.

Работает глушитель обычным образом.

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.

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.

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.

На фиг. 5 приведена экспериментальная кривая эффективности шумоглушения предлагаемого глушителя в сравнении с прототипом.

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.

На фиг. 6 представлена кривая, характеризующая эффективность шумоглушения в зависимости от угла поворота среза 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.

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.

Предлагаемая конструкция глушителя разработана для тракторных дизельных двигателей.

Использование: изобретение может быть использовано в машиностроении, в частности в глушителях выхлопа ДВС. Сущность изобретения: глушитель содержит цилиндрический корпус 1 с торцевыми стенками 2 и 3, соосную, частично перфорированную трубу 5 для подвода и отвода выхлопных газов, поперечные перегородки 6 и 7, соответственно установленные в трубе 5 и в 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 виде тел вращения, срезанных в диаметральной плоскости, перпендикулярной плоскости перегородки 7, размещенных на равном расстоянии от корпуса 1 и трубы 5 и ориентированных плоскостями срезов 10 в одном направлении под одинаковым для всех углом к радиусу перегородки 7, на котором лежит проекция центра плоскости среза 10. 3 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, 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, снабженными отгибами в направлении движения газового потока, отличающийся тем, что 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 одном направлении под одинаковым для всех углом к радиусу перегородки, на котором лежит проекция центра плоскости среза. 2. Глушитель по п.1, отличающийся тем, что отгибы имеют форму четверти сферы. 3. Глушитель по п.1, отличающийся тем, что отгибы имеют форму половины рассеченного вдоль параболоида вращения. 4. Глушитель по пп.1 3, отличающийся тем, что плоскости срезов сориентированы под углом (0 ± 15)^o к радиусу перегородки, на котором лежит проекция центра плоскости среза.