ГЛУШИТЕЛЬ ШУМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
ICE NOISE KILLER

Изобретение относится к машиностроению, в частности к глушителям шума двигателя внутреннего сгорания.
Известен глушитель шума двигателя внутреннего сгорания, включающий корпус овальной формы с торцевыми стенками, входным и выходным патрубками, перфорационной трубой, двумя внутренними перегородками, которые разделяют внутренний объем глушителя на три камеры, перегородка, расположенная у входного патрубка, выполнена с перфорационными отверстиями по ее поверхности, при этом входная камера и третья, заглушающая камера, заполнены звукопоглощающим материалом, входной патрубок проходит через входную камеру в среднюю, а выходной патрубок соединен с перфорированной трубой, один конец которой расположен в средней камере, а другой проходит через заглушающую камеру, см. Техническое описание автомобилей семейства МАЗ 630300 - РУП "МАЗ", 2000 г.
Недостатком известного глушителя является недостаточная эффективность снижения шума.
7
Наиболее близким по технической сущности является глушитель шума двигателя внутреннего сгорания, включающий корпус овальной формы с торцевыми стенками, входным и выходным патрубками, перфорационной трубой, двумя внутренними перегородками, которые разделяют внутренний объем глушителя на три камеры, перегородка, расположенная у входного патрубка, выполнена с перфорационной поверхностью, при этом входная камера и третья, заглушающая камера, заполнены звукопоглощающим материалом, входной патрубок проходит через входную камеру в среднюю, а выходной патрубок соединен с перфорационной трубой, один конец которой расположен в средней камере, а другой проходит через заглушающую камеру, в поперечном сечении корпуса непосредственно за перфорированной перегородкой перед выходным сечением входного патрубка глушитель имеет сетку и конус, последний закреплен на противоположной перегородке средней камеры напротив входного патрубка, соосно с ним, вершина которого направлена в сторону данного патрубка, см. RU Патент №2243388, МПК F01N 1/24, 2004.
Недостатком указанного глушителя является недостаточное снижение шума выхлопа газов двигателя внутреннего сгорания, высокие потери давления в глушителе, что снижает частоту вращения коленчатого вала, и повышенное содержание вредных компонентов в выхлопных газах.
Задачей изобретения является увеличение эффективности глушения шума выхлопа газов двигателя внутреннего сгорания без увеличения потерь давления и уменьшение вредных компонентов в выхлопных газах.
3
3
Техническая задача решается тем, что глушитель шума двигателя внутреннего сгорания, включающий корпус с торцевыми стенками с входным и выходным патрубками, двумя внутренними поперечными перегородками, разделяющими объем глушителя на три камеры, в котором корпус глушителя выполнен в форме цилиндра, а входной патрубок снабжен штуцером для ввода озона, камеры, расположенные у входного и выходного патрубков, имеют продольную перегородку, делящая камеру на две, продольные перегородки в камерах расположены на уровне верхней стенки входного патрубка, выполнены из газопроницаемого материала и покрыты катализатором из солей платины, палладия, родия, при этом поперечная перегородка камеры у входного патрубка имеет перфорацию в верхней части, а противоположная ей перегородка средней камеры имеет перфорацию в нижней части, а камеры над продольными перегородками заполнены слоем дисперсных частиц из керамики или кварцевого стекла, содержащим катализатор из солей палладия, платины, родия, и которые занимают 2/3 их объема, причем слой дисперсных частиц в камере у входного патрубка имеет насыпную плотность 1300-1500 кг/м, а в камере у выходного патрубка имеет насыпную плотность 1600-1800 кг/м.
Решение технической задачи позволяет увеличить эффективность глушения шума выхлопа газов двигателя внутреннего сгорания без увеличения потерь давления в глушителе и уменьшить содержание вредных компонентов в выхлопных газах.
3
3
Глушитель шума двигателя внутреннего сгорания, см. Фиг.1 и Фиг.2, содержит корпус 1, выполненный в форме цилиндра с торцевыми стенками 14 и 15 с входным 2 и выходным 3 патрубками, двумя внутренними поперечными перегородками 4 и 5, разделяющими объем глушителя на три камеры 6,7,8, камера 6, расположенная у входного патрубка 2, и камера 8, расположенная у выходного патрубка 3, имеют продольную перегородку, соответственно, 9 и 9', делящие камеры на две: 10 и 11 и 10' и 11', продольные перегородки 9 и 9' в камерах расположены на уровне верхней стенки входного патрубка 2, и выполнены из газопроницаемого материала, например из прессованной стальной проволоки марки 1Х18Н10Т, покрытые катализатором из солей платины, палладия, родия, при этом поперечная перегородка 4 камеры 6 у входного патрубка 2 имеет перфорацию в верхней части, а противоположная ей перегородка 5 средней камеры 7 имеет перфорацию в нижней части, камеры 11 и 11, образованные, соответственно, в камерах 6 и 8 продольными перегородками 9 и 9', заполнены слоем дисперсных частиц из керамики или кварцевого стекла, содержащим катализатор из солей палладия, платины, родия, и который занимает 2/3 их объема, заполнение слоем дисперсных частиц осуществляют через крышки 12 и 12', причем слой дисперсных частиц в камере 11, у входного патрубка 2, имеет насыпную плотность 1300-1500 кг/м, а в камере 11', у выходного патрубка 3, имеет насыпную плотность 1600-1800 кг/м.
3
Выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания и озон из плазменного генератора через штуцер 13 по входному патрубку 2 поступают в корпус 1 глушителя, который выполнен в форме цилиндра с торцевыми стенками 14 и 15. В глушителе газы направляются в камеру 10, расположенную в нижней части камеры 6 у входного патрубка 2, а затем проходят через продольную перегородку 9, выполненную из газопроницаемого материала, например из прессованной стальной проволоки марки 1Х18Н10Т, и покрытую катализатором из солей платины, палладия, родия, газы направляются в камеру 11, проходят через слой дисперсных частиц из керамики или кварцевого стекла, содержащий катализатор из солей палладия, платины, родия и занимающий 2/3 объема камеры 11 с насыпной плотностью 1300-1500 кг/м. Через перфорацию в верхней части поперечной перегородки 4 камеры 6 газы попадают в центральную камеру 7.
3
На указанном участке движения газов часть механической энергии рассеивается при прохождении перфорации и газопроницаемой перегородки, а часть энергии тратится на преодоление сопротивления слоя дисперсных частиц с насыпной плотностью 1300-1500 кг/м и приведение дисперсных частиц в движение.
3
Далее из камеры 7 газы через перфорацию в нижней части поперечной перегородки 5 средней камеры 7 попадают в камеру 10', проходят через продольную перегородку 9', выполненную из газопроницаемого материала, например из прессованной стальной проволоки марки 1Х18Н10Т, и покрытую катализатором из солей платины, палладия, родия направляются в камеру 11', проходят через слой дисперсных частиц из керамики или кварцевого стекла, содержащий катализатор из солей палладия, платины, родия, и занимающий 2/3 объема камеры 11' с насыпной плотностью 1600-1800 кг/м. Из камеры 11' газы выводятся в окружающую среду через выходной патрубок 3.
При движении газов окислительно-восстановительные процессы, происходящие в камерах глушителя, приводят к уменьшению содержания вредных веществ в выхлопных газах, а водяные пары в камерах конденсируются и уменьшают износ дисперсных частиц.
3
Энергия, которой обладают газы на этом этапе, растрачивается при движении газов и преодолении сопротивления через перфорацию, через газопроницаемую перегородку, через слой дисперсных частиц с насыпной плотностью 1600-1800 кг/м и приведении дисперсных частиц в движение. Дисперсные частицы слоя под действием газового потока приводятся в беспорядочное движение, при этом между частицами увеличивается расстояние, что обеспечивает уменьшение гидравлического сопротивления. Увеличение насыпной плотности слоя дисперсных частиц в камере 11' у выходного патрубка 3 по сравнению с насыпной плотностью слоя дисперсных частиц в камере 11 у входного патрубка 2 способствует увеличению дополнительной суммарной площади поверхности частиц, приводящей к увеличению потери энергии на трение, возникающее между газовым потоком и поверхностью дисперсных частиц, и соответственно, к уменьшению амплитуды колебательной скорости газового потока. При движении выхлопных газов в глушителе в присутствии катализатора, содержащегося как на самих продольных перегородках 9 и 9', выполненных из газопроницаемого материала, например из прессованной стальной проволоки марки 1Х18Н10Т, так и в слоях дисперсных частиц на продольных перегородках, и в присутствии озона, подаваемого на входе в глушитель, окислительно-восстановительные процессы, происходящие в глушителе, приводят к уменьшению содержания вредных веществ в выхлопных газах и тем самым к улучшению экологии окружающей среды, см. Таблица 3.
Испытания глушителя проводили в соответствии с ГОСТ Р 41.59-2001, «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения сменных систем глушителей» и с ГОСТ Р 41.83-2004, «Единообразные предписания, касающиеся сертификации транспортных средств в отношении выбросов вредных веществ в зависимости от топлива, необходимого для двигателей».
В таблице 1 приведены результаты замеров уровня заглушения и потери давления в глушителе при указанном числе оборотов двигателя автомобиля КАМАЗ; в таблице 2 приведены результаты замеров уровня шума двигателя автомобиля КАМАЗ до и после замены глушителя по прототипу и заявляемому объекту.
Таблица 1
Объект
Число оборотов двигателя, мин<sup>-1</sup>
Уровень
Потери давления
исследования
заглушения, дБ (А)
в глушителе, мм вод.ст.
По прототипу
1900
17,2
465
1850
15,7
500
По
1900
26,5
280
заявляемому объекту
1850
24,2
280
Таблица 2
Число оборотов двигателя, мин<sup>-1</sup>
Уровень шума автомобиля по прототипу, дБ (А)
Уровень шума автомобиля по заявляемому объекту, ДБ (А)
Эффективность глушения шума
1
2
1
2
измерение
измерение
измерение
измерение
1800
91,8
90,5
82,8
81,5
9 дБ (А)
Таблица 3
Содержание компонентов в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания
Компоненты выхлопных газов
Содержание по объему, %
Двигатель дизельный (число оборотов n=1600 об/мин)
По прототипу
По заявляемому объекту
Азот
76,5
76
Кислород
6
8
Пары воды
3,4
4,2
Диоксид углерода
7
10,3
Оксид углерода
5
1,8
Углеводороды
1,5
0,05
Альдегиды
0,008
0,001
Оксид серы
0,0024
0,003
Сажа, г/м<sup>3</sup>
0,03
0,032
Бензопирен, мг/м<sup>3</sup>
0,016
0,008
Как видно из таблицы 1, 2 и 3, заявляемый объект позволяет увеличить эффективность глушения шума выхлопа газов двигателя внутреннего сгорания на 9 дБ (А) при снижении более чем в 1,5 раза потерь давления в глушителе и уменьшить содержание вредных компонентов в выхлопных газах.
Таким образом, совокупность признаков заявляемого объекта по сравнению с прототипом позволяет увеличить эффективность глушения шума выхлопа газов двигателя внутреннего сгорания без увеличения потерь давления в глушителе и уменьшить содержание вредных компонентов в выхлопных газах.