способ глушения шума выхлопа четырехтактного двигателя внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ глушения шума выхлопа четырехтактного двигателя внутреннего сгорания путем разделения цикловой порции выхлопных газов на потоки, отличающийся тем, что первый поток выхлопных газов направляют в основную полость с последующим их выпуском в окружающую среду, второй поток с задержкой по времени - в демпфирующую полость, а после окончания выпуска первого потока второй поток перепускают из демпфирующей в основную полость с последующим его выпуском в окружающую среду.

2. Устройство для глушения шума выхлопа четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, содержащее корпус, разделенный перегородкой на основную и демпфирующую полости, выпускной патрубкок и размещенную в корпусе промежуточную трубу, выполненную за одно с впускным патрубком и имеющую на начальном участке окно, сообщающее ее с основной полостью, отличающееся тем, что промежуточная труба выполнена в виде спирали, размещена по периферии корпуса и сообщена выходным торцом с демпфирующей полостью, а выпускной патрубок размещен в основной полости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, а именно к способу глушения шума выхлопа преимущественно четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.

Операции этого способа осуществляются устройствами, содержащими впускной и выпускной патрубки, камеру с перегородками, соединенными между собой промежуточными патрубками или отверстиями, расположенными соосно впускному патрубку или соосно друг другу, перегородки разделяют камеру на секции [1] .

Недостатком этого способа и устройств для его осуществления является сильная отрицательная связь между величиной заглушения шума выхлопа и величиной гидравлического сопротивления и, соответственно, величиной противодавления в выпускной системе ДВС и большие габариты устройства для достижения приемлемой величины заглушения.

Известен способ глушения шума выхлопа ДВС и устройство для его реализации путем преобразования пульсирующего потока выхлопных газов в нестационарную струю, в котором поток газов отсекают дискретными частями, направляют в общий объем, выравнивают давление газов и равномерно выпускают в окружающую среду. По сравнению с описанными способами глушения шума данный способ позволяет снизить противодавление на выпуске двигателя и повысить его мощность [2] .

Недостаток способа и устройства для его реализации повышенное противодавление в выпускной системе, приводящее к потери мощности двигателя по сравнению с двигателем без глушителя на 3% . Это объясняется тем, что масса газа поступающего в глушитель во внутренней и во внешней камерах тормозится, что приводит к росту энтропии газа и соответственно давлению в камерах или противодавлению в выпускной системе.

Цель изобретения - снижение противодавления, уменьшение габаритных размеров и повышение эффективности шумоглушения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе глушения шума выхлопа ДВС, заключающемся в выравнивании переменного расхода выхлопных газов путем разбиения цикловой порции газов на две части, одну часть выхлопных газов подают в отдельную камеру и выпускают в окружающую среду, а другую часть газов направляют в другую камеру. После окончания процесса выпуска выхлопные газы направляют в первую камеру и выпускают в окружающую среду.

Операции заявленного способа могут быть осуществлены устройством, содержащим корпус, разделенный перегородкой на основную и демпфирующую полости, выпускной патрубок и размещенную в корпусе промежуточную трубу, выполненную заодно с впускным патрубком и имеющую на начальном участке окно, выходящее в основную полость. Промежуточная труба выполнена в виде спирали, ее открытый конец выходит в демпфирующую полость, а выпускной патрубок размещен в основной полости.

Выполнение операции разбиения выхлопных газов на две части, одна из которых подается в отдельную камеру и выпускается в окружающую среду, а другая часть газов с задержкой по времени направляется в другую камеру и после окончания процесса выпуска направляется в первую камеру и выпускается в окружающую среду, позволяет растянуть по времени процесс выпуска газов из устройства, что приводит к выравниванию давления в первой камере и уменьшению противодавления.

Кроме того, происходит дополнительное снижение давления за выпускным органом двумя волнами разрежения: волной, возникшей в результате поступления части газа в одну камеру и волной, возникающей в результате поступления другой части газа в другую камеру, причем с задержкой по времени.

Таким образом, в предлагаемом способе выравнивается переменный расход выхлопных газов во второй камере и последующем ее перетекании в первую камеру. Снижение противодавления обеспечивается тем, что первая часть выхлопных газов тормозится только в первой камере и из нее поступает в окружающую среду, а также в результате отражения исходной волны сжатия волнами разрежения от первой камеры и от второй камеры.

Известно применение устройств, содержащих промежуточную трубу с окном из начальном участке, но имеющих заглушенный конец, а также устройств, имеющих промежуточную трубу с окном, выполненную в виде спирали и имеющую открытый конец, но выходящий, как и окно в одну полость, и выпускной патрубок, размещенный в полости в которую поступает газ непосредственно от выпускного органа.

Однако нигде не использовалась промежуточная труба с окном и открытым концом, выходящие в разные полости для выравнивания пульсирующего потока газов и снижения противодавления. В то же время сочетание всех перечисленных признаков в заявляемых ранее устройствах для глушения шума не использовалось. Новый положительный сверхсуммарный эффект обусловлен тем, что отраженные от окна и открытого конца волны разрежения снижают давление за выпускным органом, а подача части газа в окружающую среду только через одну камеру, в которой давление выравнивается, а также подача второй части газа в эту же камеру с задержкой по времени приводят к снижению противодавления.

На фиг. 1 представлено устройство, реализующее операции заявляемого способа; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит корпус 1, разделенный перегородкой 2 на основную 3 и демпфирующую 4 полости, выпускной патрубок 5, размещенный в основной полости, и размещенную в корпусе промежуточную трубу 6, выполненную в виде спирали заодно с впускным патрубком 7 и имеющую на начальном участке окно 8, выходящее в основную полость.

Операции заявляемого способа осуществляются следующим образом. Волна сжатия, возникшая в результате открытия выпускного органа движется по впускному патрубку 7. При достижении волны участка трубы с окном 8 происходит взаимодействие этой волны с окном, в результате чего образуется волна разрежения, движущаяся в обратном направлении к выпускному органу, и волна сжатия, движущаяся по промежуточной трубе к открытому концу. Волна разрежения, отразившаяся от окна 8 подходит к выпускному органу и понижает давление за ним. При прохождении волны через участок трубы с окном часть выхлопных газов попадает через окно в основную полость 3, где тормозится и выходит в окружающую среду через выпускной патрубок 5. При этом, благодаря тому, что не вся порция выхлопных газов попадает в основную полость повышение давления в нем незначительно. Волна сжатия, прошедшая участок трубы с окном, движется по достаточно длинной промежуточной трубе 6, выполненной с целью уменьшения габаритов спиралеобразной, доходит до открытого конца трубы и отражается волной разрежения, которая движется в обратном направлении и понижает давление на участке с окном и за выпускным органом. Часть выхлопных газов, увлеченная волной сжатия, поступает через открытый конец трубы 6 в демпфирующую полость 4 и там тормозится. После окончания поступления газов в демпфирующую полость, газы, находящиеся в ней, перетекают по промежуточной трубе 6 в основную полость, где тормозятся и выходят в окружающую среду через выпускной патрубок 5. Благодаря тому, что газ поступает в основную полость двумя частями, причем вторая с задержкой по времени, в течение которого первая часть газов успевает выйти в окружающую среду, давление в основной камере повышается незначительно, что определяет низкое противодавление. Низкое давление в основной камере, из которой происходит выпуск газов в окружающую среду, обусловливает низкий уровень шума.

Технические преимущества заявляемого способа глушения шума выхлопа четырехтактного ДВС и устройства для его осуществления в сравнении с базовым, в качестве которого был выбран глушитель двигателя ДМ-1, заключаются в снижении противодавления и уменьшении шума выпуска на 5 дБА.

Общественно-полезные преимущества заявляемого способа и устройства для его осуществления заключаются в улучшении экологических показателей (снижение уровня шума), повышении мощности и улучшении экономичности двигателя.