ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ВЫХЛОПА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F01N1/10 

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить эффективность глушения шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания.

Известен глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, в котором эффект глушения шума достигается путем пропускания тока выхлопных газов через различного рода полости и перегородки, заполненные сливной стружкой из цветных металлов, что в конечном итоге обеспечивает высокую диссипацию энергии отработанных газов [1]. Однако существенным недостатком данного устройства является то, что часть энергии движения газовой струи уходит на частичную упругую деформацию сливной стружки, заполняющей полости глушителя, а также в результате резкого уменьшения суммарного поперечного сечения выхлопного патрубка, свободного для прохождения газа, в месте установки данного глушителя шума. В итоге вся совокупность указанных недостатков приводит к существенным потерям мощности двигателя.

Наиболее близким по технической сущности является глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, в котором гасящим элементом является пористая шайба, выполненная из сливной стружки, подпружиненная с обоих сторон коническими пружинами [2]. Эффект шумопоглощения осуществляется за счет отражения и преломления звуковых волн в неоднородной пористой среде шайбы, а также в намотанной на конические пружины сливной стружке, которая дополнительно преобразует энергию звуковых волн в энергию ее колебаний. Кроме того, колебания пористой шайбы при работе системы, вызванные действием звуковых волн, гасятся за счет возникновения синхронных и противофазных с ней колебаний пружин.

В данном глушителе потери мощности двигателя на глушение шума выхлопа несколько снижены за счет того, что не вся полость глушителя занята сливной стружкой, а лишь небольшая ее часть. Однако за счет "плавания" пористой шайбы вдоль корпуса глушителя часть энергии движения газовой струи, а следовательно, часть мощности двигателя тем не менее уходит на эти перемещения и деформацию пружин, поддерживающих пористую шайбу.

Целью предлагаемого изобретения является снижение потерь мощности двигателя внутреннего сгорания при глушении его выхлопа.

Поставленная цель достигается тем, что в глушителе шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания шумопоглотительный элемент выполнен в виде продольных упругих пластин, сопряженных оконечностями с торцевыми стенками, которые имеют возможность поворачиваться на некоторый угол относительно друг друга вокруг оси корпуса глушителя. Пластины имеют одинаковую жесткость и образуют цилиндр. Продольные пластины выполнены различной поперечной жесткости и настроены на резонанс с пульсирующим потоком газа в зависимости от оборотов двигателя.

Таким образом, предлагаемый глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания обладает существенным отличием, позволяющим достичь цели изобретения.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан глушитель шума в разрезе; на фиг. 2 показан шумопоглотительный элемент, который выполнен в виде продольных упругих пластин, сопряженных оконечностями с торцевыми стенками; на фиг. 3 показан шумопоглотительный элемент, торцевые стенки которого имеют возможность поворачиваться на некоторый угол относительно друг друга вокруг оси корпуса глушителя; на фиг. 4, 5 и 6 показаны возможные варианты крепления упругих пластин и сборка глушителя.

Предлагаемый глушитель шума (см. фиг. 1) содержит корпус 1 с торцевыми стенками 2 и 3, имеющими канавки 4 (фиг. 5), впускной 5 и выпускной 6 патрубки, совокупность упругих продольных пластин 7 с оконечностями 8 или 9 (см. фиг. 4), фланцы 10, 11, 12 со щелями 13 и шпильки 14 (см. фиг. 4, 5 и 6).

Крепление упругих пластин 7 можно осуществить различными способами, в зависимости от того, из какого материала они выполнены. Возможно крепление упругих пластин 7 непосредственно к торцевым стенкам 2 и 3 корпуса глушителя или через фланцы 10, 11 и 12 (см. фиг. 4, 5 и 6).

Если упругие пластины 7 выполнены из металла, то возможно их крепление оконечностями 8 через щели 13 фланцами 12 (см. фиг. 4, 5 и 6). Пластины 7, выполненные из неметалла, могут крепиться своими оконечностями 9 фланцами 10 и 11 (см. фиг. 4) или же аналогично креплению пластин 7, выполненных из металла.

Такое крепление пластин показано на фиг. 5, где под поз. 8 показаны оконечности металлических упругих пластин, которые загнуты для предотвращения их вылета из щелей 13; под поз. 9 показаны оконечности упругих пластин, выполненных из неметалла, которые загнуты под углом 90 градусов после их просовывания через щели. Причем для предотвращения их вылета из щелей 13 они могут дополнительно прижиматься фланцами 11 посредством резьбового соединения (см. фиг. 4 и 5). Если же оконечности неметаллических упругих пластин имеют форму аналогичную металлическим, то возможно их крепление к фланцам 12 через щели 13 (см. фиг. 5).

Глушитель шума работает следующим образом. Выхлопные газы через впускной патрубок 5 поступают в полость шумопоглотителя, образованного совокупностью продольных упругих пластин 7. Упругие пластины 7 натянуты между торцевыми кольцами 2 и 3, или фланцами 10, 11, 12 так, что под действием пульсирующего потока газа они могут совершать вынужденные колебания. Причем эффект шумопоглощения осуществляется за счет передачи энергии пульсирующего потока газа упругим пластинам, настроенным в резонанс с пульсирующим потоком газа. Необходимая амплитуда колебания упругих пластин 7 обеспечивается путем выбора параметров самих пластин 7 различной жесткости, например за счет расстояния между пластинами, а также за счет их массы, ширины и толщины. Таким образом, подбирая геометрические параметры пластин, можно обеспечить гашение шума выхлопа двигателя во всем диапазоне оборотов коленчатого вала.

Оптимальная регулировка жесткости упругих пластин 7 может осуществляться продольным их натяжением с помощью шпилек 14 (см. фиг. 5 и 6) или путем поворота торцевых фланцев шумопоглотителей вдоль канавок 4, выполненных в торцевых стенках 2 и 3 корпуса глушителя.

Кроме того, предложенный глушитель шума выхлопа приводит к незначительным потерям мощности двигателя на сопротивление различного рода току газа в полости шумопоглотителя, во-первых, из-за того, что шумопоглотительные пластины ориентированы вдоль тока газа, а во-вторых, регулируя расположение пластин относительно друг друга и относительно стенок корпуса глушителя можно достичь получение тока газа близкого к ламинарному.

Источники информации:
1. А.С. СССР N 1592531, кл. F 01 N 1/12 от 21.03.88 г.

2. А.С. СССР N 1622598, кл. F 01 N 1/20 от 1988 г. (Прототип).

Глушитель содержит корпус с торцевыми стенками, впускной и выпускной патрубки и шумопоглотительный элемент, размещенный в корпусе и выполненный в виде продольных упругих пластин, сопряженных оконечностями с торцевыми стенками. Стенки имеют возможность поворачиваться на некоторый угол относительно друг друга вокруг оси корпуса. Пластины могут иметь одинаковую жесткость или различную. Пластины настроены на резонанс с пульсирующим потоком газа в зависимости от оборотов двигателя. Изобретение позволяет снизить потери мощности двигателя при глушении его выхлопа. 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с торцевыми стенками, впускной и выпускной патрубки и шумопоглотительный элемент, размещенный в корпусе, отличающийся тем, что шумопоглотительный элемент выполнен в виде продольных упругих пластин, сопряженных оконечностями с торцевыми стенками, которые имеют возможность поворачиваться на некоторый угол относительно друг друга вокруг оси корпуса глушителя. 2. Глушитель по п. 1, отличающийся тем, что пластины имеют одинаковую жесткость и образуют цилиндр. 3. Глушитель по п.1, отличающийся тем, что продольные пластины выполнены различной поперечной жесткости, настроенными на резонанс с пульсирующим потоком газа в зависимости от оборотов двигателя.