МНОГОКАМЕРНЫЙ ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ВЫХЛОПА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ICE MULTI-CHAMBER EXHAUST SILENCER

Изобретение относится к машиностроению, в частности к многокамерным глушителям шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Известны глушители шума выхлопа для ДВС с эффективным глушением шума (АС СССР №641140, опубл. 05.01.79 г., 1245726, опубл. 23.07.86 г., 1043329, опубл. 23.09.83 г., 1019082, опубл. 23.05.83 г., 1010306, опубл. 07.04.83 г.), где звуковая энергия рассеивается вследствие фрикционных потерь и изменения направления газового потока. Известны также патент US №5723041, опубл. 03.03.98 г., патент ЕР №0894523, опубл. 03.02.99 г., где газовый поток разбивается лопастями крыльчатки на элементы потока и перемешивается подвижными и неподвижными лопастями крыльчаток.
Известен также патент RU №2322593, опубл. 20.04.08 г. «Способ распределения газа в системе глушитель - катализатор двигателя внутреннего сгорания и газораспределительное устройство, предназначенное для использования в нем». Устройство содержит ряд изогнутых лопаток, ориентированных определенным образом и неподвижных по отношению к корпусу. Газовый поток в канале изолирован по боковым периметрам и непрерывен по длине потока. Площадь поперечного сечения отверстий несет функции проводимости газов и звука с одновременным шумопоглощением за счет изменения движения и фрикционной потери звуковой энергии. Недостатком этой конструкции являются непрерывность газового потока и потери энергии проводимости газа и звука из камеры в камеру при изменении направления движения и трения газа о стенки камер движения и отверстия. При этом в непрерывном потоке возмущение колебания передается вдоль потока. Это затрудняет уменьшение звука при движении по камерам глушителя.
Техническим результатом, достигаемым в процессе реализации данного изобретения, являются интенсификация воздействия на газовые потоки и шумовые факторы, выполнение современных требований более жестких стандартов на внешний и внутренний шум транспортного средства, уменьшение аэрогидродинамического сопротивления глушителя и, как следствие, увеличение наполнения цилиндров и повышение мощности и крутящего момента на коленчатом валу.
Указанный технический результат достигается тем, что каналы газового потока выполнены совокупностью подвижных замкнутых камер, при этом газ в камерах неподвижен относительно днища и боковых стенок камер. Причем газовый поток разбивается на отдельные неподвижные относительно стенок камер замкнутые малые объемы, изолированные от общего потока и движущиеся вместе со стенками камер к выпускному отверстию по двум совокупностям каналов навстречу один другому в полости перемешивания. Размеры камер и профили поверхностей обеспечивают работу глушителя без резонанса. При этом в полости перемешивания газовых потоков исключается выходное сопротивление и происходит дополнительное гашение шума за счет встречного движения. Изолированный объем газа в движущейся камере защищен относительно неподвижной стенкой от возбуждения колебаний газовым потоком. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный глушитель шума отличается разделением газового потока на единичные движущиеся камеры, изолированные от колебаний основного потока, интенсифицирующие перемешивание и успокоение потоков на выходе.
Изобретение поясняется чертежом продольного сечения глушителя шума.
Многокамерный глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания содержит впускное отверстие 1, корпус глушителя 2, корпус 3 пары шестерен камеры 4 малого замкнутого объема газа, днище камеры 5, боковую стенку переднюю 6, боковую стенку заднюю 7, ось вращения 8 совокупности камер, шестерни 9 совокупности камер, полость 10 перемешивания, выпускное отверстие 11. Как вариант, совокупность камер может представлять впадину колес зубчатой передачи.
Работает устройство следующим образом. При поступлении газового потока во входное отверстие 1 корпуса глушителя 2 он распределяется по наружным камерам 4 во впадине зуба шестерен 9. Избыточная площадь передней боковой стенки 6 (т.к. внутренние стенки зуба шестерни перекрывают поверхности одного зуба) обеспечивает вращение шестерен 9 на осях 8. При вхождении камеры 4 в корпус 3 пары шестерен образуют замкнутые камеры в сечении поверхностью днища 5, передней 6 и задней 7 боковых стенок. В торце шестерни плотно прилегают к крышкам (на чертеже не показаны) корпуса 3. В образованной камере газовый поток неподвижен относительно днища 5 и стенок 6 и 7 и перемещается с ними. Во время дальнейшего движения замкнутые объемы открываются при выходе шестерни 9 из корпуса 3 и в полости 10 перемешиваются встречные потоки и дополнительно гасят шумовую энергию. Единичный объем в камере защищен зубом от возбуждения колебаний основного газового потока, и в процессе движения камеры происходит затухание колебаний единичного газового объема.
Замена неподвижных камер существующих конструкций глушителей шума подвижными позволяет применить новый технологический принцип гашения колебаний. При этом сопротивление на входе глушителя сокращается за счет замены трения скольжения газового потока на трение качения на осях 8 и динамических потерь при смене направления движения газового потока. Для увеличения эффективности заглушения шума и уменьшения резонанса возможно установить последовательно аналогичные пары шестерни с другими параметрами камер 4 (профилем зуба).
Суммарный объем единичных камер выполняется достаточным для заданного объема газового потока. Коррозийная стойкость глушителя повышается за счет последовательности смены поверхности контакта с газовым потоком при вращении шестерен.
Уменьшение аэродинамического сопротивления глушителя позволяет сократить потери энергии на гашение шума, улучшить эксплуатационные показатели ДВС.