система глушения и нейтрализации отработавших газов двс

Формула изобретения

Система глушения и нейтрализации отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащая глушитель-нейтрализатор, имеющий цилиндрический корпус с торцевыми стенками, на одной из которых закреплен входной патрубок, а на другой - выходной патрубок, элемент направления потока и каталитический нейтрализатор, отличающаяся тем, что система снабжена устройством всасывающим газоструйным, установленным перед глушителем-нейтрализатором, причем корпус последнего имеет разъем в районе установки каталитического нейтрализатора, а также упор в выпускной части глушителя-нейтрализатора, соприкасающийся с каталитическим нейтрализатором, выполненный в виде крестообразной вставки, входной патрубок представляет собой колено с углом погиба не более 20^o, а элемент направления потока выполнен в виде диффузора, имеющего входную цилиндрическую часть и конус с углом раскрытия не более 12^o.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к конструкциям глушителей, снабженных средствами очистки и обезвреживания выхлопных газов.

Известно, например, технические решение по авт.св. N 1778328, по которому нейтрализатор-глушитель отработанных газов ДВС имеет корпус с впускным и выпускным патрубками, два каталитических блока, воздухозаборник и воздушный насос. Данная конструкция является очень сложной и недостаточно надежной в эксплуатации.

Известно также техническое решение по патенту РФ N 2007591 F 01 N 3/08, по которому глушитель-нейтрализатор имеет цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками и элементами завихрения в виде двух усеченных конусов и одного - с вершиной, установленных по обе стороны от каталитического реактора. Недостатками этого технического решения является сложность конструкции и неудобство в эксплуатации при замене нейтрализатора и очистки корпуса от сажи из-за неразъемного корпуса глушителя.

Технический результат от реализации предлагаемого изобретения заключается в простоте конструкции, удобстве замены каталитических блоков, а также в снижении токсичности и дымности отработавших газов во всем диапазоне работы двигателя.

Этот технический результат достигается тем, что система глушения и нейтрализации отработавших газов ДВС содержит глушитель-нейтрализатор, имеющий цилиндрический корпус с торцевыми стенками, на одной из которых закреплен входной патрубок, и на другой - выходной патрубок, элемент направления потока и каталитический нейтрализатор, причем система снабжена устройством всасывающим газоструйным, установленным перед глушителем-нейтрализатором, а корпус последнего имеет разъем в районе установки каталитического нейтрализатора, а также упор в выпускной части глушителя-нейтрализатора, соприкасающийся с каталитическим нейтрализатором, выполненный в виде крестообразной вставки, входной патрубок представляет собой колено с углом погиба не более 20^o, а элемент направления потока выполнен в виде диффузора, имеющего входную цилиндрическую часть и конус с углом раскрытия не более 12^o.

Предлагаемая совокупность отличительных признаков с присущими ей положительными эффектами автору из патентной и научно-технической литературы не известна.

Предложенная система глушения и нейтрализации отработавших газов ДВС поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 показана схема конструктивных элементов системы глушения и нейтрализации газов ДВС;

на фиг. 2 - глушитель-нейтрализатор, разрез.

Система глушения и нейтрализации отработанных газов ДВС (фиг. 1) содержит сочлененные выпускные трубы 1, устройство всасывающее газоструйное 2, глушитель-нейтрализатор 3, входной 4 и выходной 5 патрубки.

Глушитель-нейтрализатор показан на фиг. 2, где корпус 6 имеет разъем 7 (например, фланцевый), каталитический нейтрализатор 8, элемент направления потока 9, выполненный в виде диффузора, имеющего входную цилиндрическую часть и конус с углом раскрытия не более 12^o, крестообразную вставку 10, установленную в выпускной части глушителя для удержания от перемещения блоков каталитического нейтрализатора, а входной патрубок 4 представляет собой колено с углом погиба не более 20^o. Конструкция глушителя позволяет устанавливать до двух блоков каталитического нейтрализатора с различной конструкцией канала блока, например сотовой конструкции на металлической основе, представляющий собой так называемую "утолщенную решетку". Данный катализатор выпускается серийно.

По основным габаритным и присоединительным размерам предлагаемый глушитель соответствует серийному автомобильному глушителю.

Акустические и газодинамические процессы в конструктивных элементах глушителя характеризуются следующими особенностями. Поток отработавших газов из выпускного трубопровода 1 проходит через устройство всасывающее газоструйное 2, представляющее собой совокупность распределительной (расширительной) камеры и прифланцованного к ней струйного насоса. Распределительная камера понижает звуковое давление потока отработанных газов по реактивному принципу. Далее поток через входной патрубок глушителя-нейтрализатора, выполненного в виде колена с углом погиба не более 20^o, обладающего минимальным аэродинамическим сопротивлением, поступает в диффузор, где происходит ослабление энергии потока за счет снижения его скорости и перехода кинетической энергии в потенциальную. Установка в конструкции конического диффузора позволяет плавно снизить скорость потока и тем самым уменьшить газодинамические потери напора и звуковую мощность. Таким образом, в диффузоре происходит рассеяние звуковой энергии. Выбранный небольшой (не более 12^o) угол раскрытия диффузора увеличивает вероятность безотрывного течения газов и отсутствия вихревых зон. Кроме того, благодаря установке конического диффузора данная конструкция глушителя менее склонна к образованию вторичного шума глушителя, возникающего вследствие развития интенсивной турбулентности при течении газов по его элементам. Ослабленный, в кинетическом соображении, поток газов поступает на каталитический блочный нейтрализатор, например, сотовой конструкции, создающий газодинамическое сопротивление потоку газов как "утолщенная решетка". Его можно рассматривать как адсорбционный глушитель, предназначенный, в основном, для поглощения шума на более высоких частотах, длина волны которых соизмерима с длиной канала ячеи. Снижение шума в каталитическом блочном нейтрализаторе происходит за счет разделения потока газов, уменьшая таким образом, амплитуду звуковых колебаний. Кроме того, потери звуковой энергии обусловлены демфированием фольги стенок каналов, где часть звуковой энергии преобразуется в тепловую.

Пройдя каталитические блоки, поток отработавших газов входит в расширительную часть глушителя, где происходит рассеяние звуковой энергии по всему внутреннему объему глушителя и незначительные потери газодинамического давления при внезапном расширении и движении потока внутри его цилиндрического корпуса.

Данный элемент глушителя заканчивается цилиндрическим насадком и представляет собой реактивный глушитель, задняя стенка которого, выполняя роль перегородки, увеличивает противодавление выпуску отработавших газов (внезапное сужение), в результате чего происходит ослабление звукового давления, в основном на низких частотах.

Экспериментальные исследования предлагаемой системы глушения и нейтрализации отработавших газов ДВС производились на пожарной автоцистерне АЦ-40 (43202) 186, изготовленной на базе грузового автомобильного шасси Урал-4320 с дизелем Кам А3-740.

Испытания дали следующие результаты:

1. уменьшение выброса оксида углерода на 90-98%, углеводородов (по гексану) на 70-80%, дымности на 40-58% на характерных эксплуатационных режимах пожарной автоцистерны;

2. снижение звукового давления в составе газовыпускного тракта пожарной автоцистерны (в комплекте с устройством всасывающим газоструйным) на уровне серийного автомобильного глушителя;

3. уменьшение газодинамического сопротивления потока отработавших газов в 2-3 раза (в зависимости от конструкции блочного каталитического нейтрализатора сотовой конструкции на металлическом носителе) в сравнении с серийным глушителем.