Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F01N1/08 

А-А

Сущность изобретения: глушитель шума содержит корпус 1 с патрубками 2,3, разделенный при помощи поперечных перегородок 4,5,6 на впускную 7, выпускную 8, первую и вторую центральные 9 камеры, выполненные переменного поперечного сечения, установленные в периферийных отверстиях средней перегородки 5 трубки 10 различной длины со скошенными выпускными концами, центральную трубку 11, соединяющую первую центральную 9 и выпускную 8 камеры, впускной 13 и выпускной 14 завихрители, выполненные спиральной формы и снабженные отверстиями 15, рассекатель 16, причем плотность отверстий перфорации 15 завихрителей 13,14 выполнена увеличивающейся на единицу длины в сторону патрубка 3, направление закрутки завихрителей 13,14 выполнено протиповоложным, спирали завихрителей 13,14 выполнены в виде попеременно размещенных витков конусной 17 и цилиндрической 18 формы, а внутренние витки 18 спиралей завихрителей 13, 14 размещены частично в смежных камерах 9,8 соответственно. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

4

О СО х|

XI

.„i

(риг. 2

Изобретение относится к двигателест- роению, а именно к глушителям шума выхлопа двигателей внутреннего сгорания.

Известен глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с торцевыми стенками, центральный выпускной патрубок, щелевое тангенциальное выпускное отверстие и шумопоглощаю- щий элемент, выполненный в виде спирали, причем впускной патрубок снабжен завих- рителем, выполненным в виде продольных щелей, а спираль шумопоглощающего элемента выполнена перфорированной с суммарной площадью отверстий равной или большей площади сечения впускного патрубка и с количеством витков равным по меньшей мере одному.

Также известен глушитель шума выхлопа, содержащий цилиндрический корпус, снабженный впускным, выпускным патрубками и разделенный на впускную, выпускную, центральные камеры при помощи перегородок, причем средняя перегородка снабжена периферийными трубками равной длины со скошенными концами, обращенными скосами к центру камеры л центральной трубкой, соединенной с выпускной камерой и снабженной перфорацией, выполненной на входном конце патрубка, а также установленные в крайних перегородках щелевые завихрители.

Недостатками данных глушителей являются низкая эффективность шумоглушения выхлопа и узкий диапазон глушения шумов, повышенное гидравлическое сопротивление, что значительно ухудшает процессы газообмена в двигателе.

Целью изобретения является повышение эффективности шумоглушения.

Указанная цель достигается тем, что глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с впускными и выпускными патрубками, разделенный при помощи поперечных перегородок на впускную, выпускную, первую и вторую центральные камеры, установленные в периферийных отверстиях средней перегородки трубки различной длины со скошенными выпускными концами, обращенными скосами к оси корпуса, центральную трубку, соединяющую первую центральную и выпускную камеры и имеющую на входном конце перфорацию, впускной и выпускной завихрители, выполненные в форме усеченного конуса и обращенные малым основанием в сторону впускного патрубка, камеры выполнены переменного сечения, завихрители -спиральной формы и снабжены отверстиями перфорации, впускной завихритель снабжен конусным рассекателем, причем плотность отверстий перфорации завихрителей выполнена увеличивающейся на единицу длины в сторону выпускного патрубка; направление закрутки впускного и выпускного завихрителей выполнено противоположным; спирали завихрителей выполнены в виде попеременно размещенных витков конусной и цилиндрической формы, а внутрен0 ние витки спиралей завихрителей частично размещены в смежных камерах.

На фиг.1 схематически представлен глушитель, продольный р-азрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1,

5Глушитель шума выхлопа содержит корпус 1 с впускными 2 и выпускными 3 патрубками, разделенный при помощи поперечных перегородок 4,5,6 на впускную 7, выпускную 8, первую и вторую централь0 ные 9 камеры, установленные в периферийных отверстиях средней перегородки 5 трубки 1C различной длины со скошенными выпускными концами, обращенные скосами к оси корпуса 1, центральную трубку 11,

5 соединяющую первую центральную 9 и выпускную 8 камеры и имеющую на входном конце перфорацию 12, впускной 13 и выпускной 14 завихрители выполненные спиральной формы и снабженные отверстиями

0 перфорации 15, впускной завихритель 13 снабжен конусным рассекателем 16, причем плотности отверстия перфорации 15 завихрителей 13,14 выполнены увеличивающимися на единицу длины в сторону выпускного

5 патрубка 3; направление закрутки впускного 13 и выпускного 14 завихрителей выполнено протиповоложным; спирали завихрителей 13,14 выполнены в виде попеременно размещенных витков конусной 17

0 и цилиндрической 18 формы, а внутренние витки 18 спиралей завихрителей 13,14 частично размещены в смежных камерах 9,8 соответственно.

Глушитель шума выхлопа работает сле5 дующим образом,

Поток отработавших газов, характеризующийся высокой скоростью и перепадами давления, из выпускного коллектора двигателя через впускной патрубок 2 попадает во

0 впускную камеру 7,

При этом волна сжатия, отражаясь от конца впускного патрубка 2 волной разрежения направляется в цилиндр двигателя и дополнительно отсасывает отработавшие

5 газы с цилиндров, что улучшает процесс газообмена и удельные показатели двигателя. Отражению волны сжатия с наименьшими потерями способствует переход от впускного патрубка 2 к корпусу 1, выполненный Б виде конфузора. Основной поток, соударяясь со стенками конусного рассекателя 16 камеры 7 переменного проходного сечения, перегородкой 4 отражается и частично интерференционно заглушается, При этом соответствии формы камеры 7 и структуры потока уменьшается объем отрывных зон и соответственно гидравлическое сопротивление. Распространяясь по спиралевидному каналу завихрителя 13, траектория газового потока плавно искривляется, а сам поток расширяется и закручивается.

При этом в момент прохождения зон высокого давления, согласно эффекту взаимодействия волн с отверстием в канале, в последнем образуется отраженная волна разряжения, которая дойдя до входного канала завихрителя 13, дополнительно отсасывает газовый поток из камеры 7, тем самым понижая противодавление выпуску, а поток разделяется на две части, Первая основная часть потока проходит дальше по спиралевидному каналу, а вторая часть через отверстия перфорации 15 расширяется в смежный канал, причем постепенное увеличение отверстий перфорации 15 на единице витка 18 спирали способствует лучшему сглаживанию перепадов давления и скорости.

Отношение суммарной площади отверстий перфорации витка 17,18 спирали завихрителя 13 и площади входного канала, образованной между витками 17 и 18, выбрано так, что выполняется выше указанной эффект.

Распространяясь по каналу завихрителя 13, газовый поток теряет часть своей энергии из-за трения о стенки канала, в качестве которого выступает вся наружная и внутренняя поверхность витков 17,18, а также из-за взаимодействия потока с распространившимся через отверстия перфорации 15 зон высокого давления.

В витках 17,18 спирали завихрителя 13 слои газового потока, расположенные дальше от оси завихрителя 12 распространяются по более длинной дуге окружности витков 17,18, что приводит к их отставанию от более ближних слоев газа, этому также способствует то явление, что дальние слои из-за действия на частицы газа центробежной силы претерпевают большие трения о стенки канала. Все это приводит к сдвигу слоев газового потока по фазе. В конечном итоге эти явления обеспечивают глушение шума самим же потоком. Вышеуказанные явления зависят еще от формы канала, образованного витками 17,18.

Выбирая определенные комбинации конических 17 и цилиндрических 18 форм витков достигается более эффективное шумог- лушение определенных частот звука.

Далее поток выхлопных газов поступает в первую центральную камеру 9, где вращающийся поток разделяется на зоны различного давления. При этом турбулентное перемешивание, обладая способностью поглощать звуковую волну, приводит к снижению уровня шума.

Далее периферийная часть (с более высоким давлением), через резонансные трубки 10 со скошенными концами поступает во вторую центральную камеру 9, при этом происходят процессы интерференционного

и резонаторного заглушения.

Далее поток, огибая стенки второй центральной камеры 9 и перегородку 6, через входной канал попадает в завихритель 14, размещенный с противоположным направлением закрутки газового потока относительно завихрителя 13. При этом изменяется направление потока и звуковая волна теряет свою величину.

При распространении потока в завихрителе 14 используются аналогичные процессы, рассмотренные при течении газового потока в завихрителе 13, которые позволяют значительно снизить пульсации давления. Завихренный поток поступает в

выпускную камеру 8, где турбулентное перемешивание поглощает звуковую волну, а вращающийся поток под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам камеры 8, создавая разрежение в центральной

зоне этой камеры и кинетическая энергия газа используется на эжекцию потока через отверстия перфорации 12 центральной трубки 11, протекающая с расширением, охлаждением потока и способствующая глубокому расширению и гашению шума выхлопа,

Далее поток, соударяясь со стенками выпускной камеры 8, принимает овальную форму, частично отражаясь интерференционно глушится. При этом соответствии формы камеры и структуры потока уменьшает объем отрывных зон и соответственно гидравлическое сопротивление выпускной системы.

Потом поток попадает в выпускной патрубок 3 и выбрасывается в атмосферу.

Более полное использование газодинамических процессов отражения, расширения, перемешивания, разделения,

интерференционного и резонаторного заглушения, изменения направления движения газового потока, эжекции, диссипации энергии, расширение и охлаждение способствуют гашению шума выхлопа двигателя в

широком диапазоне работы, что в конечном итоге повышает эффективность глушителя.

Техническим преимуществом глушителя является более полное использование газодинамических процессов для глушения шума выхлопа.

Общественно-полезным преимуществом заявляемого изобретения является повышение эффективности глушителя шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания.

Формула изобретения

7

12 1 5

ной и выпускной завихрители, выполненные в форме усеченного конуса и обращенные малым основанием в сторону впускного патрубка, отличающийся тем, что, с целью 5 повышения эффективности шумоглушения, камеры выполнены переменного поперечного сечения, завихрители - спиральной формы и снабжены отверстиями перфорации, впускной завихритель снабжен конус- 10 ным рассекателем, причем плотность отверстий перфорации завихрителей выполнена увеличивающейся на единицу длины в сторону выпускного патрубка, а направление закрутки впускного и выпуск- 15 ного завихрителей выполнено противоположным.

20 витков конусной и цилиндрической формы.

Л

//