ГЛУШИТЕЛЬ ВЫХЛОПА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2004 года по МПК F01N1/08 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к глушителям шума с дросселированием потока выхлопных газов.

Известен глушитель выхлопа для двигателей внутреннего сгорания с дросселированием потока выхлопных газов, описанный в патенте США 4253542 [1], принадлежащем итальянской фирме "ФИАТ". Этот глушитель содержит полый цилиндрический корпус, перегородку, образующую в полости корпуса две цилиндрические камеры, центральную впускную трубу, связывающую выхлопной тракт двигателя с первой камерой, и центральную выпускную трубу, которая соединяет вторую камеру с атмосферой. Связь между первой и второй камерой обеспечивают четыре коаксиальные патрубка в перегородке, равнорасположенные по периферийной окружности. Выхлопные газы, попадая из впускной трубы в первую расширительную камеру, теряют свою скорость, затем, отражаясь от центральной части перегородки, движутся встречно последующим порциям выхлопных газов, вновь гасят свою и их скорость и, благодаря четырем патрубкам, вмонтированным в перегородку и равнорасположенным по ее периферии, распадаются (дросселируются) во второй расширительной камере на четыре менее мощных потока, которые, отражаясь от торцевой стенки корпуса, встречаются с последующими порциями выхлопных газов и выходят через выпускную трубу в атмосферу. Такой глушитель не обеспечивает эффективного глушения шума выхлопных газов из-за недостаточной длины пути газов от входного до выпускного отверстия. Увеличение числа камер и удлинение лабиринтного пути выхлопных газов приводит к существенному снижению их звуковой мощности, но при этом возникают большие потери мощности двигателя внутреннего сгорания из-за противодавления, образующегося в таких глушителях.

Как показал опыт эксплуатации, четыре камеры являются оптимальным количеством для глушителей с дросселированием потока выхлопных газов. К четырехкамерным относится глушитель, описанный в патенте России 2172847 [2]. Данный глушитель шума выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания содержит полый цилиндрический корпус, три поперечные перегородки, образующие в полости корпуса четыре последовательные камеры, центральную впускную трубу, связывающую выхлопной тракт двигателя со второй камерой, коаксиальную трубу, установленную на поперечных перегородках, исходящую из первой камеры и имеющую боковые отверстия в зоне второй камеры, и центральную выпускную трубу, исходящую из третьей камеры и имеющую боковые отверстия в зоне четвертой камеры. Коаксиальная труба в зоне третьей камеры закрыта заглушкой, а поверхность трубы и в этой зоне снабжена боковыми отверстиями. Данная конструкция глушителя создает такой путь прохождения выхлопных газов от впускного отверстия до выпускного, при котором поток выхлопных газов дважды изменяет свое направление на противоположное.

Однако и глушитель по патенту России 2172847 не обеспечивает достаточное снижение уровня глушения шума.

Задачей заявляемого технического решения является создание глушителя, в котором поток выхлопных газов, дважды изменяя свое направление на противоположное, дополнительно смешивался бы со встречными потоками выхлопных газов. Это позволит снизить уровень шума до 77 дБА без значительного влияния на мощность двигателя внутреннего сгорания.

Задача решается тем, что в известном глушителе выхлопа для двигателей внутреннего сгорания (содержащем полый цилиндрический корпус, три поперечные перегородки, образующие в полости корпуса четыре последовательные камеры, центральную впускную трубу, связывающую выхлопной тракт двигателя со второй камерой, коаксиальную трубу, установленную на поперечных перегородках, исходящую из первой камеры и имеющую боковые отверстия в зоне второй камеры, и центральную выпускную трубу, исходящую из третьей камеры и имеющую боковые отверстия в зоне четвертой камеры) коаксиальная труба соединяет первую камеру с четвертой, каждая из трех перегородок имеет одно или несколько перфорационных отверстий, центральная впускная труба имеет боковое отверстие в зоне первой камеры полого цилиндрического корпуса, а центральная выпускная труба имеет боковое отверстие в зоне третьей камеры.

При этом впускная труба в зоне второй камеры и коаксиальная труба в зоне четвертой камеры имеют дополнительные боковые отверстия.

При прохождении выхлопных газов через такой глушитель в его трубах и цилиндрических камерах происходит дросселирование и смешение частей потоков, изменение их направлений, что и приводит к эффективному снижению звукового давления в результате затрат энергии потоков на вихревые образования и их взаимодействия.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на в продольном разрезе изображен глушитель шума выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, реализующий настоящее изобретение.

Глушитель содержит полый цилиндрический корпус 1, три поперечные перегородки 2, 3 и 4, образующие в полости корпуса четыре последовательные камеры А, Б, В и Г, расположенную соосно цилиндрическому полому корпусу 1 центральную впускную трубу 5, установленную на поперечных перегородках 2, 3 и 4 коаксиальную трубу 6, имеющую боковые отверстия 7 и 16 в зоне второй камеры Б и четвертой камеры Г соответственно, и расположенную соосно цилиндрическому полому корпусу 1 центральную выпускную трубу 8, имеющую боковые отверстия 15 и 9 в зоне третьей камеры В и четвертой камеры Г соответственно. Центральная впускная труба 5 связывает выхлопной тракт двигателя со второй камерой Б корпуса 1. Для этого она жестко прикреплена к первому основанию корпуса 1 и к перегородке 2. При этом центральная впускная труба 5 имеет боковое отверстие 13 в зоне первой камеры А полого цилиндрического корпуса 1 и боковое отверстие 14 в зоне второй камеры. При этом под каждым из боковых отверстий 14, 15 и 16 может пониматься одно отверстие, но большого сечения, или несколько равнорасположенных малых отверстий по периферии соответствующих труб 5, 8 и 6, суммарное сечение которых равно одному большому. Центральная выпускная труба 8 жестко прикреплена к перегородке 4 и ко второму основанию цилиндрического полого корпуса 1, благодаря чему связывает третью камеру В с атмосферой. Коаксиальная труба 6, ось которой параллельна осям полого цилиндрического корпуса 1, впускной и выпускной труб 5 и 8 соединяет первую камеру А с четвертой камерой Г. Каждая из трех перегородок имеет перфорационные отверстия 10, 11 и 12, обеспечивающие связь всех четырех камер А, Б, В и Г друг с другом.

Глушитель работает следующим образом. Отработавшие выхлопные газы поступают в полость цилиндрического корпуса 1 через впускную трубу 5, которая распределяет поток газов на три части: наибольшая часть формируется основным отверстием трубы 5 и направляется вдоль оси впускной трубы 5 во вторую камеру Б, а два других, меньших - боковыми отверстиями 13 и 14 и направляются перпендикулярно оси впускной трубы 5 в первую и вторую камеры А и Б соответственно. Величины газовых потоков пропорциональны сечениям соответствующих отверстий. Выхлопные газы, оказавшиеся во второй камере Б, в свою очередь, также дросселируются, расчленяются на три части и попадают в три разные камеры: основная часть газа, отражаясь от перегородки 3, попадает в первую камеру А через отверстие 10 в перегородке 2, совершая таким образом полный оборот против часовой стрелки; вторая (меньшая) часть газов через отверстие 11 в перегородке 3 попадает в третью камеру В, а третья часть - через боковые отверстия 7 в коаксиальной трубе 6 увлекается в четвертую камеру Г, где распадается на два потока: один, основной - вдоль оси коаксиальной трубы 6, а второй, дополнительный, через боковые отверстия 16 - перпендикулярно оси трубы 6. В камере Г поток газов, исходящих из коаксиальной трубы 6, вновь дросселируется, разделяясь на две части, одна из которых через боковые отверстия 9 в выпускной трубе 8 устремляется в атмосферу, а другая - через отверстия 12 в перегородке 4 попадает в камеру В, совершив второй оборот против часовой стрелки. В камере В этот поток смешивается со встречным потоком выхлопных газов, проникающим в камеру В через отверстие 11 в перегородке 3 из камеры Б. Энергия двух встречных потоков расходуется на соударение и смешение, после чего ослабленный поток газов вытесняется в выпускную трубу 8 через основное ее отверстие и через боковое отверстие 15. В выпускной трубе 8 этот поток дополнительно смешивается с потоком газов, вошедших через боковые отверстия 9 выпускной трубы 8, и также выходит в атмосферу.

Испытания глушителя, изготовленного с использованием настоящего изобретения, приведенные в таблице, показывают, что уровень внешнего шума, излучаемого неподвижным легковым автомобилем, на 9 дБА ниже, чем уровень внешнего шума при использовании на том же автомобиле глушителя по патенту России 2172847.

ЛИТЕРАТУРА
1. G. Ruspa et al (Fiat S. p. A.). Exhaust silencer for earth moving machines. US Patent 4253542, US C1. 181/272, publ. Mar. 3, 1981.

2. Коровкин Н. И. и др. (ОАО "Машиностроитель"). Глушитель шума двигателей внутреннего сгорания. Патент РФ 2172847, МПК: F 01 N 1/08, опубл. 27 августа 2001.

Глушитель содержит полый цилиндрический корпус, три поперечные перегородки, образующие в полости корпуса четыре камеры, центральную впускную трубу, связывающую выхлопной тракт двигателя со второй камерой, коаксиальную трубу, установленную на поперечных перегородках, соединяющую первую камеру с четвертой и имеющую боковые отверстия в зоне второй камеры, и центральную выпускную трубу, исходящую из третьей камеры и имеющую боковые отверстия в зоне четвертой камеры. Каждая из трех перегородок имеет одно или несколько перфорационных отверстий, центральная впускная труба имеет боковое отверстие в зоне первой камеры полого цилиндрического корпуса, а центральная выпускная труба имеет боковое отверстие в зоне третьей камеры. При этом впускная труба в зоне второй камеры и коаксиальная труба в зоне четвертой камеры имеют дополнительные боковые отверстия. Изобретение позволяет снизить уровень шума. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

1. Глушитель выхлопа для двигателей внутреннего сгорания, содержащий полый цилиндрический корпус, три поперечные перегородки, образующие в полости корпуса четыре камеры, центральную впускную трубу, связывающую выхлопной тракт двигателя со второй камерой, коаксиальную трубу, установленную на поперечных перегородках, исходящую из первой камеры и имеющую боковые отверстия в зоне второй камеры, и центральную выпускную трубу, исходящую из третьей камеры и имеющую боковые отверстия в зоне четвертой камеры, отличающийся тем, что коаксиальная труба соединяет первую камеру с четвертой, каждая из трех перегородок имеет одно или несколько перфорационных отверстий, центральная впускная труба имеет боковое отверстие в зоне первой камеры полого цилиндрического корпуса, а центральная выпускная труба имеет боковое отверстие в зоне третьей камеры.2. Глушитель выхлопа для двигателей внутреннего сгорания по п.1, отличающийся тем, что впускная труба в зоне второй камеры и коаксиальная труба в зоне четвертой камеры имеют дополнительные боковые отверстия.