ГЛУШИТЕЛЬ ВЫХЛОПА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к глушителям тепловых двигателей с интегрированными средствами очистки и обезвреживания выхлопных газов каталитическим превращением токсичных компонентов выхлопа. Наиболее предпочтительно его использование на грузовых автомобилях.
В настоящее время для обеспечения нормируемого уровня загрязненности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) транспортных средств необходимо применение элементов очистки, представляющих собой всевозможные каталитические нейтрализаторы. Вместе с этим, внедрение дополнительных элементов очистки в существующие конструкции систем выпуска отработавших газов ДВС транспортных средств, влечет за собой изменение их геометрии с увеличением габаритных размеров, что в отдельных случаях неприемлемо.
Известен нейтрализатор отработавших газов дизеля, (патент RU 2297544, МПК F01N 3/00, опубл. 24.06.04.), который состоит из цилиндрического корпуса с входным и выходным патрубками, в котором последовательно размещены уловитель твердых частиц, каталитический нейтрализатор и глушитель. Уловитель твердых частиц образован съемным пакетом без сквозных ячеек из сетчатых металлических пластин и установлен после диффузора со стороны входного патрубка. Между корпусом и каталитически нейтрализатором размещена теплоизоляционная прокладка, обеспечивающая ускоренный прогрев нейтрализатора до рабочей температуры. После нейтрализатора установлен конффузор, выходной канал которого размещен в корпусе и выполнен в виде глушителя. Основным недостатком указанного глушителя-нейтрализатора является то, что уловитель твердых частиц регенерируется при техническом обслуживании механическим способом горячим потоком пара или с помощью термической обработки в вакуумной печи, предварительно демонтированный.
Известен глушитель-нейтрализатор, корпус которого состоит из проходной торцовой стенки, которая имеет отверстия для прохода газов, глухой торцовой стенки и цилиндрической периферийной стенки (Euro 4/5 - Emissionsgesetzgebung. Welchen Weg geht MAN, MAN Geschaftsbereich Group, Geschaftsbereich Motoren, Abteilung MVFT, 22.07.2004, Рекламный проспект ф-MAN, стр. 35,). В корпусе установлены впускной и выпускной патрубки, проходная перегородка, поддерживающая перегородка, глухая перегородка, раструб и нейтрализующий блок. Нейтрализующий блок состоит из каталитического нейтрализатора и сажевого фильтра, которые соединены конусом. Нейтрализующий блок соединен с раструбом и с поддерживающей перегородкой. Раструб также соединен с выпускным патрубком, который, в свою очередь, соединен с проходной перегородкой и проходной торцовой стенкой. Входной патрубок соединен с проходной перегородкой и проходной торцовой перегородкой. Поддерживающая перегородка расположена между проходной перегородкой и глухой перегородкой. Проходная торцовая стенка, проходная перегородка, поддерживающая перегородка, глухая перегородка и глухая торцовая стенка соединены с цилиндрической периферийной стенкой. На поверхности поддерживающей перегородки имеются отверстия для прохода газов. Цилиндрическая периферийная стенка выполнена из одного куска листового металла, концы которого соединены при помощи шва. Недостатком данного глушителя-нейтрализатора является то, что габаритный объем, в который вписывается корпус глушителя-нейтрализатора, используется не в полной степени. В сравнении с цилиндрической формой, форма параллелепипеда имеет больший объем при равных габаритах, позволяя размещать больший объем нейтрализующих блоков и обеспечивать лучшее шумозаглушение.
Известен глушитель-нейтрализатор стенки (Euro 4/5 Emissionsgesetzgebung. Welchen Weg geht MAN, MAN Nutzfahrzeuge Group, Geschaftsbereich Motoren, Abteilung MVFT, 22.07.2004, Рекламный проспект ф-MAN, стр. 36), состоящий из проходной торцовой стенки, которая имеет отверстие для прохода газов, глухой торцовой стенки, внутренней периферийной стенки, внешней периферийной стенки, впускного патрубка, проходной перегородки, двух поддерживающих перегородок, глухой перегородки, пяти нейтрализующих блоков и выхлопной трубы. Каждый нейтрализующий блок состоит из каталитического нейтрализатора и сажевого фильтра, которые соединены между собой при помощи сварки. Проходная перегородка, две поддерживающие перегородки и глухая перегородка установлены во внутренней периферийной стенке. Пространство между проходной торцовой стенкой и проходной перегородкой, пространство между глухой торцовой стенкой и глухой перегородкой и пространство между внутренней периферийной стенкой и внешней периферийной стенки заполнено волокнистым материалом, который выполняет функции термической и звуковой изоляции. Внутренняя периферийная стенка и внешняя периферийная стенка имеют четырехгранную форму в поперечном сечении, при этом грани стенок выполнены по радиусу. Внешняя периферийная стенка состоит из двух частей, соединенных между собою двумя продольными швами. Очевидным недостатком является то, что стоимость пяти нейтрализующих блоков дороже стоимости одного нейтрализующего блока равного объема.
Известен глушитель-нейтрализатор, корпус которого состоит из проходной торцовой стенки, которая имеет отверстие для прохода газов, глухой торцовой стенки и периферийной стенки (Заявка US 2004/0202591 A1, МПК B01D 53/34, опубл. 14.10.2004.,). В корпусе установлены впускной и выпускной патрубки, две внутренние перегородки и нейтрализующий блок. Поперечное сечение глушителя-нейтрализатора имеет прямоугольную или квадратную форму. Удлиненный впускной патрубок, который проходит в зоне расположения нейтрализующего блока, и удлиненный выпускной патрубок предопределяют пропорции корпуса, при которых длина глушителя-нейтрализатора примерно равна его высоте. Практика применения подобных конструкций на автомобилях MAN показывает, что производство таких глушителей трудоемко и требует значительных затрат материалов.
Известна конструкция глушителя-нейтрализатора отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (патент RU 2297544, МПК F01N 1/00, опубл. 20.03.06), который состоит из периферийной стенки, проходной торцовой стенки, глухой торцовой стенки. В глушителе-нейтрализаторе установлены внутренняя перегородка, нейтрализующий блок, впускной патрубок и выпускной патрубок. В нейтрализующем блоке установлено два каталитических блока. Впускной патрубок и выпускной патрубок расположены на проходной торцовой стенке. Нейтрализующий блок соединен с внутренней перегородкой. В глушителе-нейтрализаторе установлена проходная перегородка и глухая перегородка. На поверхности проходной перегородки и глухой перегородки имеется перфорация. Проходная перегородка совместно с периферийной стенкой и проходной торцовой стенкой ограничивает полость, которая заполнена звукопоглощающим материалом. Глухая перегородка совместно с периферийной стенкой и глухой торцовой стенкой ограничивает полость, которая заполнена звукопоглощающим материалом. Связанная с нейтрализующим блоком внутренняя перегородка выполнена с отверстиями для прохода газов. Впускной патрубок связан с нейтрализующим блоком при помощи раструба. На проходной торцовой стенке установлены резьбовые шпильки для присоединения трубопроводов. Периферийная стенка выполнена четырехгранной с закругленными углами.
Обладая достаточно высокими термостойкими и звукопоглощающими характеристиками, волокнисто-пористая звукопоглощающая набивка, как правило из базальтового волокна, применяемая в конструкциях представленных для сравнения глушителей-нейтрализаторов в большинстве случаев, ослабляет нежелательные дефектные резонансные высокочастотные ”свисты” глушителя, в первую очередь, на ”малогабаритных” 4-ой продольной и 2-ой радиальной собственных модах колебаний воздушного объема камеры. Однако, такая конструкция имеет и ряд существенных недостатков, основные из которых следующие:
- пористая набивка из волокнистого базальтового волокна активно впитывает и накапливает в полости химически агрессивный конденсат, содержащийся в выхлопных газах, что вызывает ускоренную внутреннюю коррозию стенок и перегородок корпуса глушителя, существенно сокращая срок его эксплуатации. Следует здесь же отметить, что именно внутренняя коррозия, а не механические нагрузки являются основной причиной разрушения глушителей автомобильных ДВС;
использование волокнистого базальтового волокна, вследствие вышеуказанной причины, вынуждает, в свою очередь, применять дорогостоящие нержавеющие хром-никелевые стали, использовать дополнительные устройства принудительного отсоса накопившегося конденсата из полости камеры различными диффузорными приемниками, что дополнительно усложняет конструкцию и делает ее более дорогой;
- в процессе эксплуатации транспортного средства базальтовые волокна частично выдуваются потоком выхлопных газов из полости глушителя в окружающую среду, что ведет к вредному и опасному для здоровья человека засорению воздушной среды мелкими частицами базальтовых волокон;
заполнение расширительных камер глушителя волокнистой шумопоглощающей набивкой вызывает некоторую потерю эффективности заглушения низкочастотного шума, вследствие частичной потери объема полости расширительной камеры, заполняющей набивкой (как правило - на частоте низшей нулевой собственной моды полости камеры);
- в процессе длительной эксплуатации устройства уменьшается пористость волокнистой набивки камеры из-за накапливающегося воздействия частиц углерода (сажи) и жидкого конденсата (”закоксовывание” пор), что влечет ухудшение звукопоглощающих характеристик волокнистой набивки и соответствующее снижение шумозаглушающей способности глушителя в целом;
- применение базальтовых волокон в технологии производства глушителей связано с вредными условиями производства, вследствие возможного попадания мелких частиц волокон через органы дыхания в организм человека.
Известен глушитель-нейтрализатор выхлопа отработавших газов ДВС, состоящий из коробчатого корпуса, разделенного двумя перегородками на полости, передней и задней торцевых стенок, впускного патрубка, нейтрализующим блоком, состоящим из установленных соосно катализатора и сажевых фильтров равного диаметра, перегородки выполнены перфорированными, в передней стенке выполнено выпускное окно, ось которого параллельна оси впускного патрубка, в нутрии корпуса нейтрализующий блок зафиксирован в отверстиях перегородок (см. патент РФ на полезную модель №102682, МПК F01N 1/00 (2006.01), 2011 г.). Данное решение принято за прототип.
Недостатком данного решения является расположение впускного и выпускного отверстия на одной стороне глушителя, что усложняет конструкцию и ее монтаж на автомобиле, а также выполнение корпуса коробчатым, что отрицательно влияет на динамику прохождения газов, снижая эффективность работы глушителя.
Задача - упростить конструкцию глушителя-нейтрализатора, повысить его эффективность.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном глушителе-нейтрализаторе выхлопа отработавших газов ДВС, содержащем корпус, переднюю и заднюю торцевые стенки, впускной и выпускной патрубки, нейтрализующий блок, состоящий из фильтра, в соответствии с полезной моделью, корпус выполнен овальным, выпускной патрубок расположен на задней торцевой стенке соосно впускному, при этом задняя торцевая стенка выполнена съемной, а нейтрализующий блок установлен с возможностью замены.
Глушитель содержит нейтрализатор шума выхлопа.
Впускной и выпускной патрубки развальцованы по торцам для соединения с фильтром фланцами.
Задняя торцевая стенка блокируется шестью замками-защелками.
Глушитель предназначен преимущественно для автомобилей ГА3-270701 «Газель».
Технический результат от использования всех существенных признаков полезной модели заключается в упрощении конструкции, повышении эффективности работы глушителя.
Выполнение корпуса овальным с выпускным патрубком, расположенным на задней торцевой стенке соосно впускному и съемной задней торцевой стенкой, за счет чего нейтрализующий блок может быть установлен с возможностью замены, обеспечивает упрощение конструкции, повышение эффективности работы глушителя.
Суть заявляемого технического решения поясняется чертежами где: на фиг.1 - изображен общий вид глушителя, на фиг 2 - представлен съемный фильтр глушителя.
Глушитель снабжен корпусом 1, имеющим овальное поперечное сечение, из листового металла толщиной 1 мм. Длина глушителя может быть равна, например, 700 мм. С торцов корпуса 1 выполнены передняя и задняя торцевые стенки 2, 3, с патрубками 4, 5. Передняя торцевая стенка 2 с патрубком 4 приварена к корпусу. Задняя торцевая стенка 3 с патрубком 5 выполнена съемной для демонтажа и монтажа нейтрализующего блока 6 (фиг.2), состоящего из фильтра. Глушитель может содержать нейтрализатор шума (на фигуре не показан). Патрубки 4, 5 (фиг.1) имеют диаметр 63 мм, развальцованы с торцов и соединяются по торцам фланцами с торцевыми стенками 2, 3, в развальцовку патрубков вставляются металлические уплотнительные кольца (на фигуре не показаны). Выпускная задняя стенка 3 блокируется по крайней мере шестью замками-защелками 7.
Работает заявляемый глушитель-нейтрализатор выхлопа отработавших газов ДВС следующим образом. Неочищенные отработавшие газы через впускной патрубок 4 поступают в нейтрализующий блок 6, где происходит очистка от CO2, адсорбция твердых частиц, сажи и других вредных примесей. Регенерация адсорбируемых частиц сажи (углерода C) в сажевых фильтрах происходит химическим способом за счет реакции окисления N02+C C02+N2, образуя при этом безвредные углекислый газ и азот. Затем отработавшие газы перетекают через выпускное окно в патрубка 5 системы выпуска. Реактивное глушение уровней шума выхлопа происходит, используя отражения звуковых волн за счет перепада проходных сечений. Активное (абсорбционное) глушение уровней шума выхлопа происходит, используя преобразования звуковой энергии в тепловую, в результате трения в ячеистой структуре нейтрализующего блока (фильтра).
Глушитель может быть изготовлен из современных материалов с использованием известного технологического оборудования.