Глушитель выпускной системы двигателя внутреннего сгорания
NOISE ABSORBER OF EXHAUST SYSTEM OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Изобретение относится к глушителям шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания и может быть использовано в транспортных средствах, транспортабельных и стационарных силовых установках.
Известен глушитель выпускной системы двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус в виде кругового цилиндра с торцовыми стенками и расширительные камеры в виде торов, размещенные в корпусе последовательно и соединенные между собой каналами конической формы. В расширительных камерах этого устройства создается вращение газового потока, который разбивает устойчивое истечение основной струи выпускных газов, смешивая потоки газов из расширительных камер и основного потока, обеспечивая выравнивание давления по тракту выпуска и снижение звукового давления на выходе из глушителя (патент US 2241729, МПК F01N 1/08).
Основными недостатками данного устройства являются сложность конструкции и повышенный вес, так как для обеспечения эффективного глушения звука из-за малого объема каждой расширительной тороидальной камеры требуется большое количество этих камер, размещенных в корпусе. Газы, поступившие в тороидальные полости расширительных камер, раскручиваются по радиусной поверхности торов и, почти не теряя скорости, врезаются поперек движения основного потока выпускных газов, преобразуя ламинарное движение основного потока в турбулентное хаотичное движение, чем достигается снижение скорости истечения. Таким образом, данный глушитель обладает существенным аэродинамическим сопротивлением, в связи с чем ухудшаются эффективные показатели работы двигателя.
Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности (прототипом) является глушитель выпускной системы двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус в виде кругового цилиндра с торцовыми стенками и расширительные камеры в виде торов, размещенные в корпусе последовательно, соединенные между собой каналами цилиндрической формы. Торцы расширительных камер имеют тороидальную форму. Газы, поступившие в тороидальные полости расширительных камер, раскручиваются по радиусной поверхности тора и возвращаются в основной поток, входя в него под небольшим углом и в меньшей степени нарушая характер движения основного потока выпускных газов. Импульсы давления с выпускными газами поступают в расширительную камеру и благодаря вращению в ней, частично рассеиваются в процессе вращения. Процесс повторяется в следующей расширительной камере и далее, вплоть до последней расширительной камеры. Таким образом, импульсы давления рассеиваются во внутренних полостях глушителя, снижая звуковое давление на выходе (патент FR 2732070 А1, МПК F01N 3/18).
Основным недостатком описанного устройства является сложность конструкции и повышенный вес, так как объем расширительной камеры тороидальной формы относительно небольшой, и для обеспечения эффективного глушения звука требуется повышенное количество данных камер. Это вызвано тем, что на эффективность глушения звука существенную роль оказывает рабочий объем глушителя, то есть объем, заполняемый выпускными газами, в тоже время каждая расширительная камера оказывает сопротивление по тракту выпуска, ухудшая эффективные показатели работы двигателя в целом.
Техническая проблема, решение которой обеспечивается при осуществлении изобретения, заключается в упрощении конструкции и уменьшении ее веса при сохранении рабочего объема и габаритов глушителя, а, следовательно, сохранении эффективности гашения звука при выпуске выхлопных газов в атмосферу.
Решение этой технической проблемы достигается тем, что в глушителе выпускной системы двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус в виде кругового цилиндра с торцовыми стенками, в корпусе последовательно расположены расширительные камеры, соединенные между собой каналами, торцы расширительных камер имеют тороидальную форму, согласно изобретению, центральная часть каждой расширительной камеры выполнена в виде кругового цилиндра.
Упрощение конструкции устройства и уменьшение его веса объясняется увеличением объема каждой расширительной камеры за счет увеличения ее продольных размеров, что сокращает количество расширительных камер в глушителе при сохранении его габаритов, то есть его рабочего объема. Снижается сопротивление движению выпускных газов по тракту выпуска, улучшая эффективные показатели работы двигателя в целом.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен продольный разрез глушителя выпускной системы двигателя внутреннего сгорания с шайбами, разделенными распорными втулками; на фиг. 2 - продольный разрез глушителя выпускной системы двигателя внутреннего сгорания, у которого расширительные камеры образованы элементами одинаковой конфигурации.
Кроме этого, на чертежах стрелками обозначено направление движения выхлопных газов.
Глушитель выпускной системы двигателя внутреннего сгорания содержит корпус 1 в виде кругового цилиндра с торцовыми стенками, соосные впускной патрубок 2 и выпускной патрубок 3. Внутри корпуса 1 последовательно расположены расширительные камеры 4, соединенные между собой каналами, являющимися общим выпускным каналом.
Центральная часть каждой расширительной камеры 4 выполнена в виде кругового цилиндра с торцовыми тороидальными поверхностями, реализованными на шайбах 5, разделенных между собой распорными втулками 6 (Фиг. 1). Протяженность каждой секции в отдельности, основные геометрические соотношения глушителя подбираются исходя из обеспечения наибольшей эффективности его работы с конкретным двигателем внутреннего сгорания.
Для низкооборотных двигателей малой мощности возможно исполнение глушителя, включающего только одну расширительную камеру (на чертеже не показано).
Каждая расширительная камера 7 может быть образована элементами одинаковой конфигурации 8 для снижения трудоемкости производства и снижении себестоимости изготовления глушителя (Фиг. 2).
Глушитель выпускной системы двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
Пульсирующий поток выхлопных газов, сформировавшийся в процессе выхлопа, движется по впускному патрубку 2, и на входе в корпус 1 преобразуется в нестационарную свободную струю. По мере движения газа вдоль внутренней полости глушителя происходит отбор его части с высоким давлением в расширительные камеры 4 глушителя с внутренним давлением, близким к среднему значению давления истекающих газов, обеспечивая циркуляцию вихрей в камерах 4. При снижении давления в свободной струе вихри возвращают отобранную часть газа с высокой кинетической энергией в основную струю, выравнивая скорость и давление в основной струе. Далее через выпускной патрубок 3 газы выпускаются в окружающую среду. При этом основной поток газов движется вдоль оси глушителя прямолинейно, в вихреобразовании участвует лишь часть выпускных газов.
Это обеспечивает минимальные аэродинамические потери в процессе выпуска и улучшает эффективность работы двигателя внутреннего сгорания.