ВЫПУСКНАЯ СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Полезная модель относится к теплоэнергетике, в частности, к двигателестроению, а именно, к выпускным системам двигателя внутреннего сгорания.
Известна выпускная система двигателя внутреннего сгорания, содержащая выпускной коллектор, сборную камеру с патрубком эжектирования воздуха и эжектор, выполненный в виде суживающегося сопла, соединенного с выпускным коллектором, перфорированного смесителя, сообщенного с суживающимся соплом, и диффузора, соединенного со смесителем и выпускным патрубком, причем суживающееся сопло, смеситель и диффузор размещены в сборной камере (авторское свидетельство СССР №1562487, МПК F01N 1/14, 1990).
Однако в указанной системе эффективность шумоглушения невысока, так как недостаточно рационально используется объем сборной камеры для снижения шума от переменной составляющей потока отработавших газов, создается существенное сопротивление потоку эжектируемого воздуха, что не позволяет в полной мере использовать возможности эжектирования воздуха для снижения температуры отработавших газов, а непрерывный канал для потока отработавших газов через сборную камеру, образованный выпускным коллектором, суживающимся соплом, перфорированным смесителем, диффузором и выпускным патрубком, не способствует ослаблению звуковой энергии, распространяющейся от источника возникновения (истечение газов из цилиндров через клапанные щели).
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели является выпускная система двигателя внутреннего сгорания, выбранная в качестве прототипа и содержащая выпускной коллектор, сборную камеру с патрубком эжектирования воздуха и эжектор, выполненный в виде суживающегося сопла, соединенного с выпускным коллектором, смесителя, охватывающего суживающееся сопло с зазором, и диффузора, сообщенного со смесителем и глушителем шума, причем суживающееся сопло и смеситель размещены в сборной камере (выложенная заявка ФРГ №2935269 A1, МПК F02B 37/00, 1981).
Однако в известной выпускной системе имеется только один патрубок эжектирования воздуха, что не позволяет обеспечить равномерное поступление кислорода эжектируемого воздуха в камеру смесителя. Кроме того, отсутствие регулирования проходного сечения патрубка эжектирования воздуха в зависимости от режимов работы двигателя и частоты вращения его вала не позволяет оптимизировать количество эжектируемого в смеситель воздуха, что снижает эффективность нейтрализации отработавших газах и их полноту сгорания.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является снижение токсичности отработавших газах.
Техническим результатом, достигаемым полезной моделью, является оптимизация количества эжектируемого в смеситель воздуха.
Поставленная задача решается тем, что в выпускной системе двигателя внутреннего сгорания, содержащей выпускной коллектор, сборную камеру с патрубком эжектирования воздуха и эжектор, выполненный в виде суживающегося сопла, соединенного с выпускным коллектором, смесителя, охватывающего суживающееся сопло с зазором, и диффузора, сообщенного со смесителем и глушителем шума, причем суживающееся сопло и смеситель размещены в сборной камере, согласно полезной модели сборная камера снабжена дополнительным патрубком эжектирования воздуха, а оба патрубка эжектирования воздуха снабжены заслонками, управляемыми механизмом регулирования.
Поставленная задача решается также тем, что сборная камера может быть выполнена цилиндрической и расположена перпендикулярно эжектору, а патрубки эжектирования воздуха могут быть размещены соосно сборной камере.
Поставленная задача решается также тем, что отношение площади поперечного сечения сборной камеры к суммарной площади поперечных сечений патрубков эжектирования воздуха может составлять 4,5-5,5.
На фиг. 1 представлена предлагаемая выпускная система двигателя внутреннего сгорания.
На фиг. 2 - разрез Α-A фиг. 1.
Предлагаемая выпускная система двигателя внутреннего сгорания содержит выпускной коллектор 1, сборную камеру 2 с патрубком 3 эжектирования воздуха и эжектор, выполненный в виде суживающегося сопла 4, соединенного с выпускным коллектором 1, смесителя 5, охватывающего суживающееся сопло 4 с зазором, и диффузора 6, сообщенного со смесителем 5 и глушителем шума (не показан). Суживающееся сопло 4 и смеситель 5 размещены в сборной камере 2. Сборная камера 2 снабжена дополнительным патрубком 3 эжектирования воздуха, а оба патрубка 3 эжектирования воздуха снабжены заслонками 7, управляемыми механизмом 8 регулирования. Сборная камера 2 может быть выполнена цилиндрической и расположена перпендикулярно эжектору, а патрубки 3 эжектирования воздуха могут быть размещены соосно сборной камере 2. Оптимальное отношение площади поперечного сечения сборной камеры 2 к суммарной площади поперечных сечений патрубков 3 эжектирования воздуха составляет 4,5-5,5. Указанное соотношение установлено в результате эксперимента и позволяет обеспечить максимальное дожигание окиси углерода в отработавших газах двигателя.
Выпускная система двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
2
2
Отработавшие газы из двигателя внутреннего сгорания поступают через выпускной коллектор 1 в суживающееся сопло 4. При истечении отработавших газов через суживающееся сопло 4 в смеситель 5 происходит понижение давления в сборной камере 2, что приводит к эжектированию атмосферного воздуха через патрубки 3, снабженные заслонками 7, управляемыми механизмом 8 регулирования, в сборную камеру 2 и затем в смеситель 5. В смесителе 5 кислород воздуха интенсивно вступает в реакцию с окисью углерода CO+O→CO, что приводит к существенному снижению выбросов CO в атмосферу: до 45% на малых оборотах (ω=1000 об/мин) и 73% на больших оборотах (ω=3000 об/мин) вала двигателя. Затем отработавшие газы в смеси с эжектированным воздухом из смесителя 5 поступают в диффузор 6, в котором происходит восстановление величины давления образовавшейся газовоздушной смеси, и указанная смесь поступает в глушитель.
Таким образом, предлагаемая полезная модель благодаря наличию двух соосных патрубков 3 эжектирования воздуха позволяет обеспечить более равномерное поступление эжектируемого воздуха в смеситель 5. Возможность управления заслонками 7 механизмом 8 регулирования позволяет в зависимости от числа оборотов вала двигателя оптимизировать поступление воздуха в смеситель 5, реализуя необходимое содержание кислорода в смесителе 5 для эффективной нейтрализации CO, с одной стороны, и не допуская избыточного эжектирования воздуха, что приводило бы к снижению температуры смеси отработавших газов и атмосферного воздуха, а значит снижению полноты сгорания CO, с другой стороны.