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 шума с дросселированием потока выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, описанный, например, в патенте США 4192403 [1] , принадлежащем японской компании "Хонда Гикен". Глушитель выхлопа для двигателей внутреннего сгорания содержит полый преимущественно цилиндрический корпус, укрепленные в цилиндрической полости корпуса соосную впускную трубу с торцевой заглушкой на выходе и перфорационными отверстиями на периферии и выпускную трубу, которая размещена коаксиально. В полости корпуса глушителя установлена перфорированная поперечная перегородка, разделяющая полость глушителя на две сообщающиеся камеры, причем отверстия впускной трубы выполнены по обе стороны удерживающей ее поперечной перегородки. Поток выхлопных газов в данном глушителе дросселируется, разделяясь на две части в зоне первой резонансной камеры, затем через поперечную перегородку попадает во вторую камеру, где под прямым углом встречается с потоком выхлопных газов, исходящих из перфорационных отверстий впускной трубы, находящихся по другую сторону поперечной перегородки. Данная конструкция глушителя не обеспечивает надежного глушения шума, т.к. в ней имеется только одна резонансная камера, не обеспечивающая глушение шума во всем спектре звуковых частот, и одна камера, гасящая энергию выхлопных газов за счет взаимного воздействия разделенных волновых систем.

Более эффективным является глушитель шума выхлопных газов, устанавливаемый на автомобиле "Москвич М-408", который производился в России [2]. Этот глушитель содержит полый преимущественно цилиндрический корпус, укрепленные в полости корпуса три перегородки, соосную корпусу впускную трубу с торцевой заглушкой на выходе и перфорационными отверстиями на периферии и выпускную трубу с торцевой заглушкой на входе и перфорационными отверстиями на периферии. При этом все перегородки являются плоскими и разделяют полость глушителя на четыре последовательно сообщающиеся камеры вдоль движения потока газов, для чего первая и третья перегородки имеют перфорационные отверстия, а впускная труба в зоне второй камеры имеет глухую перегородку. Кроме того, выпускная труба, находящаяся в четвертой камере, укреплена под острым углом к геометрической оси корпуса. Порции выхлопных газов с частотой, задаваемой поршневым механизмом двигателя внутреннего сгорания, попадют из боковых отверстий впускной трубы в первую резонансную, а затем, с некоторым запозданием, и во вторую смесительную камеру. Поток выхлопных газов из первой камеры под прямым углом встречается с потоком выхлопных газов, исходящих из перфорационных отверстий выпускной трубы, которые находятся по другую сторону первой поперечной перегородки. При этом в результате взаимодействия двух волновых систем результирующий газовый поток теряет свою энергию и со значительно сглаженной частотной составляющей через боковые отверстия, находящиеся за глухой перегородкой впускной трубы, попадает в ее продолжение. Прежде чем попасть в выпускную трубу, находящуюся в четвертой расширительной камере, ослабленный газовый поток дополнительно дросселируется в третьей резонансной камере.

Однако такой глушитель не обеспечивает эффективного глушения шума выхлопных газов из-за недостаточной длины перфорированной части впускной трубы в зоне первой и третьей резонансных камер. С другой стороны, в конструкции этого глушителя имеются только две резонансные камеры, из-за чего глушение звука ограничено узким диапазоном частот вокруг резонансной частоты.

Задачей заявляемого технического решения является создание глушителя, в котором поток выхлопных газов многократно дросселируется и, изменяя свое направление, попадет в четыре камеры резонансно-расширительного типа. Это позволит снизить уровень шума до 77 дБА без значительного влияния на мощность двигателя внутреннего сгорания.

Задача решается тем, что в известном глушителе выхлопа газов для двигателей внутреннего сгорания (содержащем полый преимущественно цилиндрический корпус, укрепленные в полости корпуса три перегородки, соосную корпусу впускную трубу с торцевой заглушкой на выходе и перфорационными отверстиями на периферии и выпускную трубу с торцевой заглушкой на входе и перфорационными отверстиями на периферии) все перегородки имеют перфорационные отверстия, две перегородки выполнены поперечными плоскими, а одна соосной корпусу конической, расположенной между поперечными и жестко прикрепленной своими основаниями к их плоскостям меньшим основанием в сторону впускной трубы, выпускная труба размещена соосно корпусу, при этом выход впускной трубы с торцевой заглушкой и вход выпускной трубы с торцевой заглушкой размещены в камере, образованной тремя перегородками, а перфорационные отверстия впускной и выпускной труб выполнены по обе стороны удерживающих их поперечных перегородок.

Три перегородки данного глушителя образуют по ходу прохождения потока газов четыре камеры - впускную резонансную, наружную и внутреннюю концентричные резонансные камеры и выпускную резонансную. Глушитель, таким образом, обладает четырьмя видами резонансных полостей и имеет резонансную частоту в четырех точках.

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

Глушитель содержит полый цилиндрический корпус 1 с геометрической осью Х-X, впускную трубу 2, соосную цилиндрическому корпусу 1, первую поперечную (перпендикулярную оси Х-X) плоскую перегородку 3, соосную цилиндрическому корпусу 1 коническую перегородку 4, вторую поперечную плоскую перегородку 5 и выпускную трубу 6, соосную цилиндрическому корпусу 1. Разумеется, цилиндрический корпус 1 может быть как круговым, так и эллиптическим, а плоские основания цилиндра могут (для ликвидации застойных зон) быть заменены, например, сферическими крышками. Три перегородки 3, 4 и 5 образуют в полости корпуса 1 четыре резонансные камеры - впускную А, две концентричные камеры - наружную Б и внутреннюю В и выпускную камеру Г. Коническая перегородка 4 расположена между плоскими поперечными перегородками 3 и 5 и жестко прикреплена к ним своими основаниями (меньшим основанием в сторону впускной трубы 2). Перегородки 3, 4 и 5 снабжены перфорационными отверстиями 7, которые обеспечивают связь камеры А с камерой Б, камеры Б с камерами В и Г, а также камеры В и Г. Впускная труба 2 имеет перфорационные отверстия 8 и 9 на своей периферии и торцевую заглушку 10 на выходе. Выпускная труба 6 имеет торцевую заглушку 11 на входе и перфорационные отверстия 12 и 13 на своей периферии. При этом выход впускной трубы 2 с торцевой заглушкой 10 и вход выпускной трубы 6 с торцевой заглушкой 11 размещены во внутренней резонансной камере В, образованной тремя перегородками 3, 4 и 5, перфорационные отверстия 8 и 9 впускной трубы 2 выполнены по обе стороны удерживающей еe поперечной перегородки 3, а перфорационные отверстия 12 и 13 выпускной трубы 6 выполнены по обе стороны удерживающей ее поперечной перегородки 5.

Глушитель работает следующим образом.

Порции выхлопных газов с частотой, задаваемой поршневым механизмом двигателя внутреннего сгорания, поступают в полость цилиндрического корпуса 1 через впускную трубу 2, которая дросселирует и распределяет поток газов на две части: большую и меньшую. Большая часть потока формируется перфорационными отверстиями 8 трубы 2 и направляется перпендикулярно оси X-X впускной трубы 2 во впускную резонансную камеру А, где она заглушается резонансом и выходит через отверстия 7 в поперечной перегородке 3 в наружную концентрическую резонансную камеру Б. Меньшая часть потока благодаря закрытой торцевой заглушке 10 формируется отверстиями 9 трубы 2 и направляется перпендикулярно оси X-Х во внутреннюю концентрическую резонансную камеру В. Величины газовых потоков пропорциональны суммарным сечениям отверстий 8 и 9. Во внутренней концентрической резонансной камере В поток заглушается резонансом и вновь дросселируется и разделяется на три потока. Один из них направляется через отверстия 7 в конической перегородке 4 в наружную концентрическую камеру Б, второй - через отверстия 7 в перегородке 5 - в выпускную резонансную камеру Г, а третий поток газов из-за наличия торцевой заглушки 11 на входе выпускной трубы 6 направляется в нее через отверстия 12. Первый поток газов, попав из внутренней концентрической резонансной камеры В в наружную камеру Б, под углом встречается с потоком выхлопных газов из камеры А. При этом в результате взаимодействия двух волновых систем результирующий газовый поток теряет свою энергию и со значительно сглаженной частотной составляющей через отверстия 7 в перегородке 5 вытесняется в камеру Г. Второй поток газов из камеры В в резонансной выпускной камере Г смешивается с потоком газов из камеры Б, а результирующий поток газов через отверстия 19 в выпускной трубе 6 выводится в атмосферу. Третий поток газов, попав в выпускную трубу 6 непосредственно из камеры В, также выводится в атмосферу, но испытав дополнительное воздействие результирующего потока газов из камеры Г, поступающего через отверстия 19 в выпускной трубе 6.

Сопоставительные испытания глушителя, изготовленного в соответствии с настоящим изобретением, показывают, что уровень внешнего шума, излучаемого неподвижным легковым автомобилем с данным глушителем, на 9 дБА ниже, чем уровень внешнего шума при использовании на том же автомобиле глушителя автомобиля "Москвич" и составляют 77 дБА.

ЛИТЕРАТУРА
1. Т. Nakagava (Honda Giken Kogyo). Muffler for internal combustion engines. US Patent 4192403, US Cl. 181/ 268, filed May 23, 1978, publ. March 11, 1980.

2. С.Ф. Демиховский и др. Устройство и эксплуатация автомобилей "Жигули" и "Москвич". М., изд-во ДОСААФ, 1987.

Глушитель содержит полый, преимущественно цилиндрический, корпус, укрепленные в полости корпуса три перфорированные перегородки и соосные корпусу впускную и выпускную трубу с перфорационными отверстиями на периферии. При этом впускная труба имеет торцевую заглушку на выходе, а выпускная труба - торцевую заглушку на входе. Две перегородки выполнены поперечными плоскими, а одна - соосной корпусу, конической, расположенной между поперечными и жестко прикрепленной своими основаниями к их плоскостям меньшим основанием в сторону впускной трубы. Выход впускной трубы и вход выпускной трубы размещены в камере, образованной тремя перегородками, а перфорационные отверстия впускной и выпускной труб выполнены по обе стороны удерживающих их поперечных перегородок. Изобретение позволяет снизить уровень шума. 1 ил.

Глушитель выхлопа для двигателей внутреннего сгорания, содержащий полый, преимущественно цилиндрический, корпус, укрепленные в полости корпуса три перегородки, соосную корпусу впускную трубу с торцевой заглушкой на выходе и перфорационными отверстиями на периферии и выпускную трубу с торцевой заглушкой на входе и перфорационными отверстиями на периферии, отличающийся тем, что все перегородки имеют перфорационные отверстия, две перегородки выполнены поперечными плоскими и одна соосной корпусу конической, расположенной между поперечными и жестко прикрепленной своими основаниями к их плоскостям меньшим основанием в сторону впускной трубы, выпускная труба размещена соосно корпусу, при этом выход впускной трубы с торцевой заглушкой и вход выпускной трубы с торцевой заглушкой размещены в камере, образованной тремя перегородками, а перфорационные отверстия впускной и выпускной труб выполнены по обе стороны удерживающих их поперечных перегородок.