ВЫХЛОПНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВС Российский патент 1999 года по МПК F01N7/08 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания.

Из уровня техники известно выхлопное устройство для ДВС, содержащее выпускную трубу, соединенную с камерой расширения, к которой на выходе подключен перфорированный кожух со звукоизоляцией (см. патент СССР 754124, кл. F 01 N 1/00, 1980 г.)
Однако эффективность его работы недостаточна для снижения шума современных двигателей.

Известно также выхлопное устройство для ДВС, содержащее подключенный к выпускным патрубкам двигателя многоканальный выпускной коллектор с двумя трубами, соединенными между собой патрубком, и расширительную камеру (см. авт.свид. СССР 643659, кл. F 01 N 7/02, 1979 г.)
Данное устройство для повышения эффективности глушения шума снабжено на выходе несколькими резонансными камерами, что существенно усложняет конструкцию.

Наиболее близким к изобретению является выхлопное устройство для ДВС, содержащее соединенный с выпускными патрубками двухтрубный выпускной коллектор, расширительную камеру с отводным трубопроводом, подключенную на входе к трубам выпускного коллектора, которые сообщаются между собой посредством соединительного патрубка (см. авт. свид. 966257, кл. F 01 N 1/00, 1982 г.) При этом расширительная камера выполнена с продольной мембраной и снабжена дополнительной демпфирующей камерой, что однако при усложнении конструкции не во всех случаях обеспечивает эффективное глушение шума, особенно в широком диапазоне изменения режима работы двигателя.

Изобретение направлено на повышение эффективности глушения шума в выхлопном устройстве ДВС с многоканальным коллектором.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в выхлопном устройстве для ДВС, содержащем соединенный с выпускными патрубками двухтрубный выпускной коллектор, расширительную камеру с отводящим трубопроводом, подключенную на входе к трубам выпускного коллектора, которые сообщены между собой посредством соединительного патрубка, согласно изобретению, соединительный патрубок врезан в трубы выпускного коллектора на расстоянии A = (20 - 35)d_вн от выпускных патрубков, где d_вн - внутренний диаметр труб выпускного коллектора, расширительная камера образована двумя помещенными в кожух перфорированными трубами с акустическими окнами - вырезами в полдиаметра на конце, которые соединены с трубами выпускного коллектора и имеют одинаковый с ними диаметр, при этом одна из перфорированных труб выполнена образной и подсоединена к отводящему трубопроводу, а кожух выполнен трехслойным с наружным слоем из листового металла, средним слоем из звукопоглощающего материала и внутренним слоем из мелкоячеистой сетки при следующем соотношении геометрических параметров:
l = (6 - 9) d_вн;
b = (3 - 5)d_вн;
δ₁ = (3 - 5)d_вн;
δ₂ = (1,5 - 2,5)d_вн,
где l - длина расширительной камеры;
d_вн - внутренний диаметр перфорированных труб, равный внутреннему диаметру труб выпускного коллектора;
b - ширина расширительной камеры;
δ₁ - длина акустического окна - выреза на конце образной перфорированной трубы;
δ₂ - длина акустического окна - выреза на конце прямой перфорированной трубы.

Кроме того, перфорация труб расширительной камеры выполнена отверстиями, расположенными в два ряда в шахматном порядке при следующем соотношении геометрических параметров:
d = (0,25 - 0,30)d_вн;
S₁ = (0,75 - 0,80)d_вн;
S₂ = (1,25 - 1,50)d_вн,
где d - диаметр отверстий перфорации;
d_вн - внутренний диаметр перфорированных труб;
S₁ - расстояние между рядами отверстий;
S₂ - расстояние между отверстиями в ряду вдоль перфорированных труб.

Предложенное конструктивное выполнение выхлопного устройства в заявленном диапазоне соотношений геометрических параметров обеспечивает эффективное глушение шума за счет оптимального сочетания снижения скорости (мощности) отработавших выхлопных газов при их поочередном поступлении через трубы выпускного коллектора с подсосом по соединительному патрубку в расширительную камеру с эффектом погашения звуковых пиков мощности при прохождении через отверстия перфорированных труб и поглощения акустических колебаний внутренним комбинированным звукопоглощающим покрытием кожуха.

На фиг. 1 представлен общий вид выхлопного устройства для ДВС;
На фиг. 2 - разрез I-I на фиг. 1.

Выхлопное устройство содержит подключенный к выпускным патрубкам 1 двигателя внутреннего сгорания выпускной коллектор с двумя трубами 2 и 3, которые сообщены между собой посредством соединительного патрубка 4, и расширительную камеру 5, образованную двумя помещенными в кожух 6 перфорированными трубами 7 и 8, которые соединены с трубами 2 и 3 выпускного коллектора и имеют одинаковый с ними внутренний диаметр d_вн (т.е. являются их продолжением). При этом перфорированная труба 7 выполнена образной и соединена с отводящим трубопроводом 9, а торец прямой перфорированной трубы 8 заглушен торцевой стенкой кожуха 6. Кожух 6 выполнен трехслойным с непроницаемым наружным слоем - стенкой 10 из листового металла, средним слоем 11 из звукопоглощающего материала, например, асбеста и внутренним слоем 12 из мелкоячеистой сетки. Перфорированные трубы 7 и 8 имеют на своих концах акустические окна - вырезы 13 и 14 в полдиаметра, длина которых составляет соответственно:
δ₁ = (3 - 5)d_вн;
δ₂ = (1,5 - 2,5)d_вн,
где δ₁ - длина большого акустического окна - выреза 13 на конце образной перфорированной трубы 7;
δ₂ - длина акустического окна - выреза 14 на конце прямой перфорированной трубы 8;
d_вн - внутренний диаметр перфорированных труб 7 и 8, а отверстия 15 перфорации расположены в два ряда в шахматном порядке вдоль труб 7 и 8 при следующем соотношении:
d = (0,25 - 0,30)d_вн;
S₁ = (0,75 - 0,80)d_вн;
S₂ = (1,25 - 1,50)d_вн,
где d - диаметр отверстий 15 перфорации;
d_вн - внутренний диаметр перфорированных труб 7, 8;
S₁ - расстояние между рядами отверстий 15;
S₂ - расстояние между отверстиями 15 в ряду вдоль перфорированных труб 7 и 8.

Длина труб 2 и 3 выпускного коллектора, т.е. асстояние от выпускных патрубков 1 до соединительного патрубка 4, составляет A = (20 - 35)d_вн, где d_вн - внутренний диаметр труб 2 и 3, а расширительная камера 5 характеризуется следующим соотношением геометрических параметров:
l = (6 - 9)d_вн;
b = (3 - 5)d_вн,
где l - длина расширительной камеры 5;
d_вн - внутренний диаметр перфорированных труб 7 и 8;
b - ширина расширительной камеры 5.

Выхлопное устройство предназначено для двигателя внутреннего сгорания с порядком работы цилиндров 1-3-4-2 или 1-2-4-3, при этом труба 2 выпускного коллектора подсоединена к выпускным патрубкам 1 первого и четвертого цилиндров, а труба 3 - второго и третьего цилиндров, что обусловливает поочередное прохождение отработавших выхлопных газов по трубам 2 и 3 выпускного коллектора, выбранная длина A которых (т.е. расстояние до соединительного патрубка 4) в заявленном диапазоне соотношения к внутреннему диаметру d_вн обеспечивает настроенность выхлопа на резонансные условия при различных режимах работы двигателя.

При поочередном прохождении выхлопных газов по трубе 2 или 3 выпускного коллектора происходит эжекционный подсос через соединительный патрубок 4, соответственно, из соседней, параллельно включенной трубы 3 или 2, что приводит к первоначальному гашению части мощности газового потока, который поступает затем в расширительную камеру 5 через отверстия 15 в перфорированных трубах 7 и 8 и акустические окна - вырезы 13 и 14, где расширяется, резко снижая скорость. Из расширительной камеры 5 выхлопные газы выводятся no образной перфорированной трубе 7 с большим акустическим окном - вырезом 13 на конце, которая соединена с отводящим трубопроводом 9. При этом в расширительной камере 5 одновременно протекают сложные процессы глушения шума, включающие интерференцию пульсирующих потоков выхлопных газов, поочередно истекающих из перфорированных труб 7 и 8, поглощение акустических колебаний слоями 11 и 12 кожуха 6, выполненными из асбеста и мелкоячеистой сетки, при сохранении резонансных условий за счет выбранного соотношения геометрических параметров расширительной камеры 5 в широком диапазоне изменения режимов работы двигателя.

Изобретение относится к двигателестроению. Устройство содержит двухтрубный выпускной коллектор с соединительным патрубком и расширительную камеру, образованную двумя помещенными в кожух перфорированными трубками с акустическими окнами - вырезами на конце, одна из которых выполнена образной и подсоединена к отводящему трубопроводу. Кожух камеры выполнен трехслойным с наружным слоем из листового металла, средним слоем из звукопоглощающего материала и внутренним слоем из мелкоячеистой сетки. При этом устройство характеризуется следующим соотношением геометрических параметров: А=(20 - 35)d вн; l =(6 - 9)d вн; в (3 - 5) d вн; δ₂ = (1,5 - 2,5)d вн; δ₁ = (3 - 5)d вн; где А - длина труб выпускного коллектора (расстояние от выпускных патрубков до соединительного патрубка); l - длина расширительной камеры; в - ширина расширительной камеры; δ₁ - длина акустического окна - выреза на конце образной перфорированной трубы; δ₂ - длина акустического окна - выреза на конце прямой перфорированной трубы; d_вн - внутренний диаметр труб выпускного коллектора, равный внутреннему диаметру перфорированных труб расширительной камеры. Изобретение позволяет повысить эффективность глушения шума. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Выхлопное устройство для ДВС, содержащее соединенный с выпускными патрубками двухтрубный выпускной коллектор, расширительную камеру с отводящим трубопроводом, подключенную на входе к трубам выпускного коллектора, которые сообщены между собой посредством соединительного патрубка, отличающееся тем, что соединительный патрубок врезан в трубы выпускного коллектора на расстоянии A = (20 - 35) d_вн от выпускных патрубков, где d_вн - внутренний диаметр труб выпускного коллектора, расширительная камера образована двумя помещенными в кожух перфорированными трубами с акустическими окнами - вырезами в полдиаметра на конце, которые соединены с трубами выпускного коллектора и имеют одинаковый с ними диаметр, при этом одна из перфорированных труб выполнена образной и подсоединена к отводящему трубопроводу, а кожух выполнен трехслойным с наружным слоем из листового металла, средним слоем из звукопоглощающего материала и внутренним слоем из мелкоячеистой сетки при следующем соотношении геометрических параметров:
l = (6 - 9) d_вн;
b = (3 - 5) d_вн;
δ₁ = (3 - 5) d_вн;
δ₂ = (1,5 - 2,5) d_вн,
где l - длина расширительной камеры;
d_вн - внутренний диаметр перфорированных труб, равный внутреннему диаметру труб выпускного коллектора;
b - ширина расширительной камеры;
δ₁ - длина акустического окна - выреза на конце образной перфорированной трубы;
δ₂ - длина акустического окна - выреза на конце прямой перфорированной трубы. 2. Выхлопное устройство для ДВС по п.1, отличающееся тем, что перфорация труб расширительной камеры выполнена отверстиями, расположенными в два ряда в шахматном порядке при следующем соотношении геометрических параметров:
d = (0,25 - 0,30) d_вн;
S₁ = (0,75 - 0,80) d_вн;
S₂ = (1,25 - 1,50) d_вн,
где d - диаметр отверстий перфорации;
d_вн - внутренний диаметр перфорированных труб;
S₁ - расстояние между рядами отверстий;
S₂ - расстояние между отверстиями в ряду вдоль перфорированных труб.