НАСАДКА ИНЖЕКТОРНАЯ К ГЛУШИТЕЛЮ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к области автомобилестроения и предназначена для системы выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (ДВС) автомобиля.
Известны насадки к основному глушителю ДВС, снижающие потери мощности двигателя в глушителе, устанавливаемые на свободный конец выхлопной трубы и использующие процесс эжекции - подсос отработавших газов ускоренным потоком встречного воздуха, создаваемого корпусом насадки и направляемого параллельно оси выхлопной трубы. Эффект эжекции достигается при скорости потока встречного воздуха более скорости истечения отработавших газов. (А.С. №1657685, 1988).
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели, является известная конструкция насадки к глушителю двигателя автомобиля, выполненная в виде эжектора, в котором функцию потока, создающего разряжение, выполняют потоки встречного воздуха, поступающие в камеру смешения по радиально выполненным каналам на центральной трубе насадки, соосно установленной на конце выхлопной трубы глушителя; при этом потоки воздуха направлены в камеру смешения (цилиндрическую полость за торцом выхлопной трубы) горизонтально и эффект эжекции достигается при скорости автомобиля порядка 50 км/час. (Патент №2025298, 1991).
Недостатками прототипа является низкая эффективность - создание эффекта эжекции при движении автомобиля со скоростью порядка 50 км/час, а также малая величина разряжения, создаваемая эжектором, и повышенные газодинамические сопротивления конструкции насадки, приводящие к дополнительным потерям мощности двигателя при движении автомобиля со скоростью до 50 км/час.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении эффективной мощности двигателя автомобиля.
Из теории двигателей внутреннего сгорания известно, что на мощностные и экономические характеристики ДВС большое влияние оказывает полнота заполнения цилиндра, зависящая от давления на выходе из системы выпуска. Чем ниже давление, тем больше полнота наполнения, а следовательно, больше мощность двигателя и ниже удельный эффективный расход топлива.
Снижения статического давления в выпускном коллекторе можно достичь в том случае, если отработавшие газы пропустить через устройство, работающего по принципу газоструйного инжектора, в котором рабочий поток создается динамическим давлением встречного потока воздуха на входе в устройство; инжектируемым потоком являются
отработавшие газы ДВС. В результате инжектирования отработавших газов, скорость и давление среды (смеси воздуха и отработавших газов) увеличивается.
Учитывая следствия из уравнения Бернулли для течения газов с малым перепадом давления и скоростью меньше скорости звука, увеличение скорости течения газов (среды) в устройстве приводит к снижению давления среды в сечении по торцу выхлопной трубы и в выпускном коллекторе на величину приращения динамического давления среды в устройстве.
Технический результат, который может быть достигнут при осуществлении полезной модели, заключается в снижении давления на выходе их системы выпуска.
Технический результат достигается за счет конструкции насадки к основному глушителю системы выпуска ДВС, содержащей полый корпус, охватывающий с зазором выхлопную трубу и образующий вместе с ней инжектор, у которого камера смешения установлена соосно с выхлопной трубой, ориентирован по ходу движения автомобиля, а выхлопная труба ориентирована в сторону, противоположную движению автомобиля, согласно полезной модели, полый корпус выполнен в виде двух цилиндрических полостей разного диаметра, соединяющихся полостью в форме усеченного конуса с образованием вокруг выхлопной трубы кольцевой цилиндрической полости и кольцевой полости в виде усеченного конуса, с образованием за торцом выхлопной трубы конусной полости и цилиндрической полости, кольцевого зазора в радиальном сечении по торцу выхлопной трубы между конусной частью корпуса и торцевой поверхностью выхлопной трубы, и снабжен продольными центрирующими ребрами для соосной установки полого корпуса на выхлопной трубе и устройством крепления к выхлопной трубе.
Возможны дополнительные варианты осуществления насадки, в которых целесообразно, чтобы:
- диаметр первой цилиндрической полости насадки в 1,75÷3,0 раза был больше внутреннего диаметра выхлопной трубы, диаметр второй цилиндрической полости насадки составлял 0,75÷1,0 внутреннего диаметра выхлопной трубы. Полость в форме усеченного конуса имела угол а конуса при его вершине от 15° до 45°;
- кольцевой зазор между конусной частью корпуса и торцевой поверхностью выхлопной трубы составлял 0,08÷0,15 внутреннего диаметра выхлопной трубы;
На фигуре 1 показан продольный разрез предлагаемой насадки, на фигуре 2 - вид слева сбоку насадки.
Полезная модель содержит полый корпус, имеющий цилиндрическую полость 1, конусную полость 2 и цилиндрическую полость 3, частично охватывающий с зазором 4
выхлопную трубу 5 и образующий вместе с ней инжектор с камерой смешения 6, четыре продольных центрирующих ребра 7 и устройство крепления насадки 8 (фиг.2).
Изменение величины кольцевого зазора 4 осуществляется перемещением насадки по выхлопной трубе 5.
Предлагаемая насадка к глушителю ДВС автомобиля работает следующим образом.
При движении автомобиля потоки встречного воздуха создают избыточное динамическое давление в полости 1 и 2 корпуса насадки, при этом часть воздуха течет через кольцевой зазор 4 под углом α/2 к оси выхлопной трубы со скоростью, превышающей скорость автомобиля в 2-4 раза, с давлением, превышающим давление отработавших газов. За счет ускоренного потока воздуха с избыточным давлением, поступающего через кольцевой зазор 4 в камеру смешения 6, происходит инжектирование поступающих в эту полость отработавших газов. При этом скорость среды (смеси воздуха и отработавших газов) увеличивается более чем в 1,5 раза на выходе из корпуса насадки (цилиндрической полости 3) при скорости автомобиля более 25 км/час.
Увеличение скорости течения среды в корпусе насадки приводит к снижению давления отработавших газов в сечении по торцу выхлопной трубы 5 и в выпускном коллекторе на величину приращения динамического давления среды в корпусе насадки (полостях 1 и 2). Получаемое снижение давления отработавших газов позволяет уменьшить потери мощности двигателя на преодоление сопротивления среды в выпускном коллекторе и соответственно увеличить эффективную мощность двигателя на 0,1-0,25% при условии движения автомобиля со скоростью в интервале 25-100 км/час.