Глушитель шума выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к глушителям шума выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания (ДОС).
Множество глушителей шума выхлопных газов, устанавливаемых на выходе выхлопной системы ДОС, работают на принципе многократного расширения поступающих в них газов в камерах глушителя, разделенных перегородками и сообщающихся одна с другой. В результате падают температура и давление газа. Данный принцип не обеспечивает оптимального перепада давления на глушителе и эффективного удаления продуктов сгорания из двигателя, что приводит к снижению КПД ДВС и его мощности. Для увеличения мощности и КПД ДОС в конструкцию глушителей вводятся специальные устройства, повышающие их эффективность.
Известны устройства:
6
- глушитель шума выхлопа ДОС [1. Пат. ПМ 190 160 RU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Галышкин Н.В. - Заявл. 26.02.2019; опубл. 21.06.2019, Бюл. №18.];
6
- глушитель шума ДВС [2. Пат. 2 099 545 RU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума двигателя внутреннего сгорания / Валиев Ф.М, Мангушев Н.И. - Заявл. 04.05.1995; опубл. 20.12.1997.];
6
- глушитель шума [3. Пат. 2 100 622 RU, МПК F01N 1/00. Глушитель шума / Рудов А.В. - Заявл. 01.04.1994, опубл. 27.12.1997.];
6
- глушитель шума выхлопа ДВС [4. А.с. 1638323 SU, МПК F01N 1/02. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Самылин П.Л. и др. - Заявл. 18.01.1989; опубл. 30.03.91, Бюл. №12.].
Основные недостатки перечисленных глушителей характерны для статического режима работы и связаны с нарастающим по всей длине тракта сопротивлением, что отрицательно сказывается на КПД двигателя и на продувке системы выпуска. Также известны устройства:
6
- автомобильный глушитель [5. Пат. ПМ 63454 RU, МПК F01N 1/00. Автомобильный глушитель / Голуб В.В. и др. - Заявл. 23.11.2006, опубл. 27.05.2007, Бюл. №15.];
6
- глушитель шума выхлопа ДВС [6. Пат. ПМ 81 768 RU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Энс Э.В. - Заявл. 27.06.2008, опубл. 27.03.2009, Бюл. №9.];
- глушитель шума ДВС [7. Пат. 2 172 847 RU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума двигателей внутреннего сгорания / Коровкин Н.И. и др. - Заявл. 24.01.2000, опубл. 27.08.2001, Бюл. №24.];
6
- глушитель [8. Пат. 2338894 RU, МПК F01N 1/00. Глушитель / Царев Е.М. - Заявл. 19.03.2007, опубл. 20.11.2008, Бюл. №32.].
Этой группе устройств присущ недостаток, схожий с имеющимся у аналогов [1.-4.]: простое дросселирование по межкамерным перегородкам и перепускным трубам без газодинамического баланса торможения и разгона при минимальном сопротивлении тракта глушителя не способствует эффективному удалению продуктов сгорания из ДВС.
Известны устройства:
6
- глушитель шума выхлопа ДВС [9. А.с. 1280140 SU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Глубокое Е.В. - Заявл. 15.07.85; опубл. 30.12.86, Бюл. №48.];
6
- глушитель шума выхлопных газов ДВС [10. Пат. 2 017 985 RU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания / Чистов А.В. - Заявл. 20.07.1992; опубл. 15.08.1994.].
Несмотря на улучшенные характеристики по сравнению с аналогами [1.-8.], они также обладают недостатками:
- в глушителе [9.] сохранено постоянным сечение резонансных трубок, что даже при определенном соотношении их длин не способствует разгону потока газа;
- в глушителе [10.] газодинамический тракт включает диффузор на входе, завихритель, совмещенный с эжектором, укороченный эжектор с перфорированным и далее сплошным диффузором, второй завихритель, совмещенный с эжектором, камеру с конфузором на выходе. Вместо организации равномерного развития процесса торможения и разгона в глушителе возникает пульсация давлений по ходу тракта, отрицательно влияющая на газодинамику выпуска газа из цилиндра.
6
Ближайшим техническим устройством, выбранным в качестве прототипа, является глушитель шума выхлопа ДВС [11. А.с. 838097 SU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Дерявко А.Ф. - Заявл. 10.11.1978; опубл. 15.06.1981, Бюл. №22.]. Он, так же как устройства [9., 10.], обладает улучшенными характеристиками по сравнению с аналогами.
Недостатки прототипа:
- срыв потока газа на входе в глушитель из-за наличия плоской передней стенки, пережимающей сечение входного патрубка, препятствует созданию эффективного удаления продуктов сгорания из цилиндра двигателя;
- постоянное сечение периферийных трубок переменной длины, скошенных выпускными концами, обращенными к центру камеры, не способствует разгону потока газа.
Задачей заявляемой полезной модели является создание конструкции глушителя шума выхлопных газов ДВС, исключающей недостатки аналогов и прототипа, обеспечивающей эффективность разгона и удаления продуктов сгорания.
Предлагаемое техническое решение совпадает с известными устройствами по следующей совокупности существенных признаков и содержит:
- цилиндрический корпус с входным патрубком в виде диффузора и выходным патрубком в виде конфузора,
- впускную, выпускную и центральные камеры с перегородками;
- впускной и выпускной щелевые конусные завихрители;
- периферийные резонансные трубки разной высоты;
- центральную трубу, входной конец которой заглушен, перфорирован и размещен в средней перегородке, а выходной - в выпускном конусном щелевом завихрителе.
Новым в заявляемом глушителе является:
- выполнение щелей в выпускном конусном щелевом завихрителе с углом раскрытия с функцией конфузора;
- наличие заглушек на периферийных резонансных трубках по их скошенным концам и симметрично скосу - щелей по образующей с углом конфузора, при этом оси раскрытия щелей по образующим периферийных резонансных трубок перпендикулярны радиусам положения на перегородке, а сами щели повернуты по развороту щелей выпускного щелевого конусного завихрителя.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен глушитель шума выхлопных газов ДВС, содержащий корпус 1, входной патрубок 2 в виде диффузора и выходной патрубок 3 в виде конфузора. Камеры - впускная 4, выпускная 5 и центральные 6, 7 - разделены перегородками 8, 9, 10. Во впускной камере 4 размещен впускной щелевой конусный завихритель 11, закрепленный на перегородке 8, а в выпускной камере 5 - выпускной щелевой конусный завихритель 12, закрепленный на перегородке 10. В перегородке 9 размещены периферийные резонансные трубки 13 разной высоты с заглушками 14 по скошенным концам. Центральная труба 15 размещена заглушенным и перфорированным концом в перегородке 9, а выходным - в выпускном щелевом конусном завихрителе 12.
На фиг. 2 показано в сечении положение щелей 16, расположенных по образующим периферийных резонансных трубок 13. Угол а раскрытия щели 16 выполнен с функцией конфузора.
На фиг. 3 показано в сечении положение щелей 17 на выпускном щелевом конусном завихрителе 12. Угол а раскрытия щели 17 выполнен с функцией конфузора. Также показано в сечении взаимное положение щелей 16 и 17, расположенных по образующим периферийных резонансных трубок 13 и на выпускном щелевом конусном завихрителе 12, где оси углов а раскрытия щели 16 перпендикулярны радиусам положения трубок 13 на перегородке 9 и повернуты по развороту щелей 17 выпускного конусного завихрителя 12.
Принцип работы глушителя шума выхлопных газов ДВС основан на многократном расширении поступающих выхлопных газов, происходящем в камерах глушителя, разделенных перегородками и сообщающихся одна с другой. Работа заявляемого глушителя характеризуется двумя функциональными фазами и конструкцией газодинамического тракта:
- фазой торможения и снижения температуры;
- фазой разгона потока и удаления продуктов сгорания, что способствует улучшенному наполнению очередного цилиндра двигателя топливной смесью.
В заявляемом устройстве выхлопные газы, теряя скорость и температуру, поступают из двигателя в патрубок 2, представляющий собой диффузор. В камере 4 скорость и давление потока выхлопных газов стабилизируются. Далее поток поступает во впускной щелевой конусный завихритель 11, где происходит очередное торможение выхлопа и снижение температуры. Скорость и давление потока выхлопных газов стабилизируются в камере 6.
В фазе разгона потока и удаления продуктов сгорания стабилизированные по скорости и давлению выхлопные газы поступают в периферийные резонансные трубки 13 и центральную трубу 15, в которых происходит начальная стадия разгона потока выхлопных газов. Раскрытие щелей 16 на угол а, выполненных с функцией конфузора, и размещение выходного конца трубы 15 в выпускном щелевом конусном завихрителе 12 как побудителе эжекции потока газа через выпускной щелевой конусный завихритель 12 обеспечивают увеличение скорости и разрежение потока выхлопных газов, что способствует его эффективному удалению из глушителя. Этому же способствует раскрытие щелей 17 выпускного щелевого конусного завихрителя 12 на угол а и выполнение их с функцией конфузора.
Технический результат заявляемой полезной модели - эффективный разгон и удаление продуктов сгорания из ДВС.
Технический результат достигается за счет выполнения щелей в выпускном щелевом конусном завихрителе с углом раскрытия с функцией конфузора и за счет конструкции периферийных резонансных трубок, содержащих заглушки по скошенным концам и симметрично скосу - щели по образующей с углом конфузора, при этом оси раскрытия щелей по образующим периферийных резонансных трубок перпендикулярны радиусам положения на перегородке, а сами щели повернуты по развороту щелей выпускного щелевого конусного завихрителя.
Заявляемая конструкция газодинамического тракта глушителя способствует получению эффективных параметров поступающего и выходящего потока газа и низкому пневматическому сопротивлению и повышает КПД двигателя.
Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания может быть выполнен с помощью стандартного оборудования и материалов отечественного производства. Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию «промышленная применимость».
Источники, принятые во внимание.
6
1. Пат. ПМ 190160 RU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Галышкин Н.В. - Заявл. 26.02.2019; опубл. 21.06.2019, Бюл.№18.
6
2. Пат. 2099545 RU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума двигателя внутреннего сгорания / Валиев Ф.М, Мангушев Н.И. - Заявл. 04.05.1995; опубл. 20.12.1997.
6
3. Пат. 2100622 RU, МПК F01N 1/00. Глушитель шума / Рудов А.В. - Заявл. 01.04.1994; опубл. 27.12.1997.
6
4. А.с. 1638323 SU, МПК F01N 1/02. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Самылин П.Л., Агафонов Е.А., Кондратьев Ю.Н., Шурдумов М.Р., Тимофеев В.Я., Лох В.А. - Заявл. 18.01.1989; опубл. 30.03.91, Бюл. №12.
6
5. Пат. ПМ 63454 RU, МПК F01N 1/00. Автомобильный глушитель / Голуб В.В., Котельников А.В., Володин В.В., Чепрунов А.А., Чижиков А.С, Орлова О.Г. - Заявл. 23.11.2006, опубл. 27.05.2007, Бюл. №15.
6
6. Пат. ПМ 81768 RU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Энс Э.В. - Заявл. 27.06.2008, опубл. 27.03.2009, Бюл. №9.
7. Пат. 2172847 RU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума двигателей внутреннего сгорания / Коровкин Н.И., Ковалищенко Н.Л, Котельников В.Я., Захаров И.С. - Заявл. 24.01.2000, опубл. 27.08.2001, Бюл. №24.
6
8. Пат. 2338894 RU, МПК F01N 1/00. Глушитель / Царев Е.М. - Заявл. 19.03.2007, опубл. 20.11.2008, Бюл. №32.
6
9. А.с. 1280140 SU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Глубокое Е.В. - Заявл. 15.07.85; опубл. 30.12.86, Бюл. №48.
6
10. Пат. 2017985 RU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания / Чистов А.В. - Заявл. 20.07.1992; опубл. 15.08.1994.
6
11. А.с. 838097 SU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Дерявко А.Ф. - Заявл. 10.11.1978; опубл. 15.06.1981, Бюл. №22.
6
12. Пат. 2339823 RU, МПК F01N 1/08. Глушитель / Царев Е.М. - Заявл. 09.03.2007; опубл. 27.11.2008, Бюл. №33.
6
13. Пат. 2380551 RU, МПК F01N 1/00. Глушитель / Царев Е.М. - Заявл. 10.04.2008; опубл. 27.01.2010, Бюл. №3.
6
14. Пат. ПМ 81769 RU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Энс Э.В. - Заявл. 27.06.2008; опубл. 27.03.2009, Бюл. №9.
6
15. Заявка 94031077 RU, МПК F01N 1/ 02. Глушитель шума выхлопа для двигателя внутреннего сгорания / Филин Е.В., Фесина М.И., Соколов А.В. - Заявл. 24.08.1994; опубл. 20.06 1996.
6
16. А.с. 1822463 SU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Лещинский С.С, Хрусталев В.А., Риль Г.К. - Заявл. 05.05.1991; опубл. 15.06.9377, Бюл. №22.
6
17. А.с. 1822464 SU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Лещинский С.С, Хрусталев В.А., Риль Г.К. - Заявл. 05.05.1991; опубл. 15.06.1993, Бюл. №22.
6
18. А.с.1726797 SU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Лившиц Д.И., Кравчук П.И. - Заявл. 28.02.1990; опубл. 15.04.1992, Бюл.№14.
6
19. А.с.1252515 SU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания / Свещинский Б.Г., Козак Ю.Н., Мийченко A.M., Шипота Ф.И. - Заявл. 26.04.1983; опубл. 23.08.1986, Бюл. №31.
6
20. А.с. 985347 SU, МПК F01N 1/08. Глушитель шума / Клягин Г.С., Павлов В.О. - Заявл. 02.07.1980; опубл. 30.12.1982. Бюл. №48.
6
21. А.с. 1116193 SU, МПК F01N 1/00. Глушитель шума двигателя внутреннего сгорания / Ефимцев В.В., Муронов Е.А., Нечаев В.В. - Заявл. 13.05.1982; опубл. 30.09.1984, Бюл. №36.
22. Рено, Л.Р. Характеристики и расчет плоских диффузоров с прямолинейной осью / Рено Л.Р., Джонсон Ж.П. // ТОИР, 1967. - №1. - С. 167-172.
23. Повх, И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении. - Л.: Машиностроение, 1974. - С. 102-113.