устройство для выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

Устройство для выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее выхлопную трубу, снаружи которой коаксиально посредством жестко закрепленных ребер, выполненных в виде спиральных лопастей, установлен трубчатый элемент, выполненный с расширяющейся за срезом выхлопной трубы частью, на внутренней поверхности которой имеются продольно расположенные винтообразные канавки с профилем в виде ласточкина хвоста, переходящие в круговую канавку, находящуюся у выходного отверстия трубчатого элемента, отличающееся тем, что к выходному отверстию трубчатого элемента прикреплен корпус, который продольно разделен перфорированными зигзагообразными перегородками на секции с образованием чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, при этом перфорированные зигзагообразные перегородки выполнены из биметалла и покрыты адсорбирующим веществом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, конкретно - к эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в выхлопной системе двигателя внутреннего сгорания движущегося транспортного средства.

Известно устройство Дрожжина Ю.С. для выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (см. а.с. 1682215, МКл. В 60 К 13/04, 1991, Бюл. 37), содержащее выхлопную трубу, снаружи которой коаксиально посредством жестко закрепленных ребер, выполненных в виде спиральных лопастей, установлен трубчатый элемент, выполненный с расширяющейся за срезом выхлопной трубы частью.

Недостатком данного устройства является засорение окружающей среды отработавшими газами, загрязненными твердыми (сажа, копоть) и каплеобразными частицами, интенсивно выбрасываемыми из выхлопной трубы, особенно при дополнительном отсосе отработавших газов из глушителя.

Известно устройство для выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания (см. a.c. 2133350, МКл. F 01 N 7/20, 1999, Бюл. 20), содержащее выхлопную трубу, снаружи которой коаксиально посредством жестко закрепленных ребер, выполненных в виде спиральных лопастей, установлен трубчатый элемент, выполненный с расширяющейся за срезом выхлопной трубы частью, на внутренней поверхности которой имеются продольно расположенные винтообразные канавки с профилем в виде ласточкина хвоста, переходящие в круговую канавку, находящуюся у выходного отверстия трубчатого элемента.

Недостатком является засорение окружающей среды вредными газо- и парообразными загрязнениями, которые наряду с твердыми (сажа, копоть) и каплеобразными частицами выбрасываются из выхлопной трубы, особенно, при некачественном виде топлива, используемого двигателем внутреннего сгорания.

Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение экологической обстановки при выбросе отработавших газов из глушителя путем их очистки, осуществляемой в результате адсорбционного поглощения вредных газо- и парообразных загрязнений адсорбирующим веществом, размещенным по пути движения отработавших газов из выхлопной трубы в устройстве, обладающем очищающими свойствами при наименьшем аэродинамическом сопротивлении.

Технический результат достигайся тем, что устройство для выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее выхлопную трубу, снаружи которой коаксиально посредством жестко залепленных ребер, выполненных в виде спиральных лопастей, установлен трубчатый элемент, выполненный с расширяющейся за срезом выхлопной трубы частью, на внутренней поверхности которой имеются продольно расположенные винтообразные канавки с профилем в виде ласточкина хвоста, переходящие в круговую канавку, находящуюся у выходного отверстия трубчатого элемента. При этом к выходному отверстию трубчатого элемента прикреплен корпус, который продольно разделен перфорированными зигзагообразными перегородками на секции с образованием чередующихся в шахматном порядке конфузоров и диффузоров, причем перфорированные зигзагообразные перегородки выполнены из биметалла и покрыты адсорбирующим веществом.

На чертеже дан общий вид устройства в продольном разрезе.

Устройство для выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания содержит выхлопную трубу 1, трубчатый элемент 2, насаженный на выхлопную трубу 1 с помощью внутренней насадки 3, которая закреплена внутри трубчатого элемента с помощью ребер-лопастей 4, установленных по спирали на внутренней сужающейся части 5 трубчатого элемента 2. На внутренней поверхности растворяющейся части 6 трубчатого элемента 2 выполнены продольно расположенные винтообразные канавки 7 с профилем в виде ласточкина хвоста, переходящие в круговую канавку 8, корпус 9 адсорбирующего устройства с обеспечением герметичности соединения с выходным отверстием трубчатого элемента 2. Корпус 9 имеет выполненные из биметалла и покрытые адсорбирующим веществом 10 зигзагообразные боковые стенки 11 и установленные в нем секционные перегородки 12, которые образуют в каждой секции 13 диффузоры 14 и конфузоры 15, расположенные относительно соседних секций в шахматном порядке.

Устройство работает следующим образом.

При движении автомобиля воздушный поток захватывается трубчатым элементом 2, закручивается с помощью ребер-лопастей 4, увлекая с собой выхлопные газы, выходящие из выхлопной трубы, и вместе они эжектируются через расширяющуюся часть 6 трубчатого элемента 2, создавая тем самым условия для дополнительного отсоса отработанных газов из глушителя.

Смесь выхлопных газов с загрязнениями и воздушного потока, захваченного трубчатым элементом 2, закручивается в сужающейся части 5 и выбрасывается в расширяющуюся часть 6 трубчатого элемента 2, где при движении по продольно расположенным винтообразным канавкам 7 продолжает интенсивно завихряться. В процессе завихрения загрязнения в виде твердых и каплеобразных частиц отбрасываются под действием центробежных сил к внутренней поверхности расширяющейся части 6, где проникают в полости продольно расположенных винтообразных канавок 7. Выполнение канавок 7 с профилем в виде ласточкина хвоста предотвращает самопроизвольное выпадение загрязнений из полости, где они по мере накопления коагулируют, слипаются и перемещаются по направлению движения выхлопных газов к круговой канавке 8, где и продолжают накапливаться. По мере накопления загрязнений в круговой канавке 8 они из нее удаляются вручную на профилактических осмотрах и ремонтах или автоматически (не указано).

Отработавшие газы, очищенные от твердых и каплеобразных частиц, поступают в корпус 9 с оптимальной эпюрой скоростей, получаемой вследствие продольного расслоения движущегося потока зигзагообразными боковыми стенками 11 и секционными перегородками 12, что обеспечивает рациональный контакт отработавших газов с адсорбирующим веществом 10 в секциях 13. Отработавшие газы в корпусе 9, проходя последовательно участки диффузоров 14 и конфузоров 15, непрерывно меняют свою скорость, что приводит к турбулизации потока и повышению массообмена, а также к перераспределению в секциях 13 давления газа.

Изменение скорости отработавших газов при прохождении диффузоров 14 и конфузоров 15 с их шахматным расположением в секциях 13 приводит к различным значениям температур на поверхностях секционных перегородок 12, т.е. к возникновению разности температур (температурному напору) между наружной и внутренней поверхностями боковых стенок 11 корпуса 9, т.к. температура отработавших газов значительно превышает температуру окружающей среды. Все это приводит к возникновению продольных колебаний - термовибрации (см., например, Дмитриев А.М. Биметаллы. Пермь, 1991) в выполненных из биметалла зигзагообразных боковых стенках 11 и секционных перегородках 12. Это приводит к минимизации аэродинамического сопротивления корпуса 9 и обеспечивает равномерное омывание очищенным газом перегородок 12 и боковых стенок 11 корпуса 9, в результате чего достигается качественная очистка потока перед выбросом его в окружающую среду.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что дополнительная очистка отработавших газов двигателя внутреннего сгорания от газо- и парообразных загрязнений осуществляется на адсорбирующем устройстве, установленном на выхлопной трубе, обладающем минимальным аэродинамическим сопротивлением и высоким качеством очистки. Специфика конструктивного выполнения адсорбирующего поглотителя в виде зигзагообразных поверхностей с волновыми продольными колебаниями биметалла обеспечивает при невысокой энергоемкости экологически допустимые параметры выбросов из двигателей, пpимeняющих широкое многообразие видов топлива и допускающих не только твердые и каплеобразные, но и газо- и парообразные загрязнения в отработавших газах.