ВЫХЛОПНОЕ УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ДВС) - ДИЗЕЛЯ Российский патент 2011 года по МПК F01N13/08 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к дизелям транспортного назначения, как на магистральных тепловозах, так и на маневровых. Изобретение может быть использовано в ДВС для уменьшения расхода топлива при сохранении мощности и крутящего момента двигателя, снижения вредных выбросов двигателя и снижения шума выхлопа.

Известно устройство для выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с входным и выходным патрубками, коллектор для подачи газа, завихритель и накопитель, состоящие из секций, образованных перегородками, и расположенные в корпусе соосно один над другим. Завихритель содержит сопла и расположен в камере, которая сообщается с накопителем через сепарационные решетки /1/.

Недостатком устройства является малая эффективность дожигания газа из-за интенсивного всасывания внутрь устройства атмосферного воздуха, что снижает температуру внутри устройства.

Известно устройство для выхлопной системы двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус с входным и выходным патрубками, коллектор для подачи газа, завихритель и накопитель, состоящие из секций, образованных перегородками, и расположенные в корпусе соосно один над другим, а также конический обтекатель, усеченная вершина которого обращена в сторону выходного патрубка. Обтекатель имеет центральное отверстие диаметром не более половины диаметра выходного патрубка. Секции завихрителя и накопителя расположены послойно и снабжены лопастями, расположенными тангенциально к внешнему диаметру выходного патрубка, а перегородки секций выполнены в виде боковых стенок полых многогранных усеченных пирамид /2/.

Недостатком устройства является сложность изготовления устройства и увеличение сопротивления выхлопной системы двигателя.

Задачей изобретения является уменьшение расхода топлива ДВС при сохранении мощности и крутящего момента двигателя и снижение вредных выбросов двигателя.

Поставленная задача решается за счет уменьшения сопротивления выхлопного тракта, улучшения продувки и наполнения цилиндра двигателя воздухом, что позволяет оптимизировать процесс горения в полости цилиндра ДВС. Выхлопное устройство двигателя внутреннего сгорания дизеля содержит цилиндрический корпус с входным патрубком и выходным отверстием, завихритель с лопатками и обтекатель в виде усеченного конуса, согласно изобретению завихритель выполнен в виде усеченного конуса и расположен основанием к входному патрубку, лопатки завихрителя расположены с углом наклона 45° к корпусу устройства, завихритель и обтекатель направлены вершинами друг к другу, при этом обтекатель расположен основанием к выходному отверстию и снабжен рассеивающей решеткой с возможностью регулирования количества воздуха, поступающего из внешней среды в корпус устройства.

Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровень.

На фиг.1 представлен общий вид заявляемого устройства, на фиг.2 - вид сверху, фиг.3 - вид сбоку, фиг.4 - разрез А-А на фиг.1.

Выхлопное устройство двигателя внутреннего сгорания (ДВС) дизеля (на фиг.1, 2, 3) содержит цилиндрический корпус 1, входной патрубок 2 для подачи отработанных газов на завихритель 3, выполненный в виде усеченного конуса, стенки которого образованы лопатками 4, расположенными с углом наклона 45 градусов к корпусу 1 устройства. Завихритель 3 и обтекатель 5 направлены вершинами друг к другу, что обеспечивает противоток выхлопных газов и воздуха и их эффективное перемешивание. Конический обтекатель 5 выполнен в виде усеченного конуса и расположен своим основанием к выходному отверстию корпуса и снабжен рассеивающей решеткой 6 с возможностью регулирования количества воздуха, поступающего из внешней среды в корпус устройства.

Выхлопное устройство двигателя внутреннего сгорания (ДВС) дизеля работает следующим образом. При открытии выпускных клапанов двигателя, отработанные газы через входной патрубок 2 попадают в завихритель 3, где закручиваются на лопатках 4 и с большой скоростью вращения вытекают из завихрителя, создавая воздушный поток, подобный « смерчу». В центре такого потока образуется вакуум, который втягивает окружающие воздушные массы через обтекатель 5. В пространстве между завихрителем и обтекателем происходит дожигание выхлопных газов. Увеличение массы потока воздуха, поступающего через выходное отверстие корпуса, приводит к снижению скорости вращения воздушного потока и уменьшению силы втягивания потока извне, затем поток, ослабевая, выходит наружу через решетку 6, окончательно перемешиваясь с воздухом внешней среды. Рассеивающая решетка 6 выполнена с возможностью регулирования количества воздуха, поступающего из внешней среды в корпус выхлопного устройства. Новые массы выхлопных газов, поступающие в завихритель 3, вновь раскручиваются до максимальной скорости с последующим замедлением в пространстве между завихрителем и обтекателем. Эти процессы, протекающие в устройстве, обеспечивают полное дожигание выхлопных газов, качественную продувку и наполнение цилиндров двигателя воздухом, что приводит к улучшению процесса горения топлива, а значит, к его экономии и понижению попадания вредных газов в атмосферу.

Предложенное выхлопное устройство ДВС дизеля позволяет оптимизировать процесс горения топлива в полости цилиндра двигателя внутреннего сгорания, частично решить вопрос экономии топлива, снизить вредные выбросы в атмосферу.

Пример конкретного выполнения.

Было изготовлено выхлопное устройство предлагаемой конструкции и испытано на тепловозных дизелях типа Д50, ПД-1М, ПД-4.

На разных режимах работы дизеля были замерены параметры расхода топлива, до и после установки выхлопного устройства, результаты показали от 3 до 10% экономии топлива, снижение вредных выбросов в атмосферу в два раза от установленного норматива.

Источники информации

1. Патент РФ №2064052, F01N 3/00, 1996.

2. Патент РФ №2136907, F01N 3,08, 1998 - прототип.

Выхлопное устройство содержит цилиндрический корпус с входным патрубком и выходным отверстием, завихритель с лопатками и обтекатель в виде усеченного конуса. Завихритель также выполнен в виде усеченного конуса, расположенного основанием к входному патрубку, лопатки завихрителя расположены с углом наклона 45° к корпусу устройства. Завихритель и обтекатель направлены усеченными вершинами друг к другу, при этом обтекатель расположен основанием к выходному отверстию и снабжен рассеивающей решеткой с возможностью регулирования количества воздуха, поступающего из внешней среды в корпус устройства. Такое выполнение уменьшает расхода топлива при сохранении мощности и крутящего момента двигателя, снижает вредные выбросы. 3 ил.

Выхлопное устройство двигателя внутреннего сгорания - дизеля, содержащее цилиндрический корпус с входным патрубком и выходным отверстием, завихритель с лопатками и обтекатель в виде усеченного конуса, отличающееся тем, что завихритель выполнен в виде усеченного конуса и расположен основанием к входному патрубку, лопатки завихрителя расположены с углом наклона 45° к корпусу устройства, завихритель и обтекатель направлены вершинами друг к другу, при этом обтекатель расположен основанием к выходному отверстию и снабжен рассеивающей решеткой с возможностью регулирования количества воздуха, поступающего из внешней среды в корпус устройства.