устройство для глушения шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

Устройство для глушения шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, содержащее выпускной трубопровод и глушитель, причем в выпускном трубопроводе установлен клапан с возможностью перекрытия сечения трубопровода, отличающееся тем, что клапан выполнен обратным и в закрытом положении перекрывает 80-90% сечения выпускного трубопровода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано для снижения шума выхлопа.

Известно устройство для глушения шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, содержащее 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, сообщающее ее с основной полостью, при этом промежуточная труба выполнена в виде спирали, размещена по периферии корпуса и сообщена выходным торцом с демпфирующей полостью, а выпускной патрубок размещен в основной полости (Патент РФ № 2013575, МКИ ⁵ F 01 N 1/08, 30.05.94).

Недостатком аналога является повышенный уровень шума при возникновении обратных течений в выпускной системе.

Известен также глушитель шума выпуска, в котором на конце впускной трубы, проходящей внутри глушителя, установлена заглушка, перед которой на трубе выполнена спиральная прорезь с зубцами на каждой стороне прорези. Заглушка поджимается пружиной, которая выбирает зазоры в прорези, уменьшая до минимума ширину прорези. Выхлопные газы, преодолевая сопротивление пружины, расширяют ширину прорези и выходят из глушителя (Патент Германии №19903102.9, МПК⁷ G 10 К 11/16, 03.08.2000).

Недостатком аналога является большая затрата энергии выхлопных газов на преодоление пружины для открытия прорези и, соответственно, большие потери мощности двигателя на преодоление гидравлического сопротивления глушителя.

Известно также устройство для глушения шума выхлопа ДВС, содержащее выпускной трубопровод и глушитель (Двигатели внутреннего сгорания: Учеб. для вузов / Под ред. В.Н.Луканина. - 2-е изд. - М.: Высш. шк., 1985. Стр.132).

Недостатком известного устройства является невысокая эффективность глушения шума при возникновении обратных течений в выпускной системе, например, при резком закрытии дроссельной заслонки.

Известно также устройство глушения шума выхлопа ДВС, выбранное в качестве прототипа, содержащее выпускной трубопровод и глушитель, причем в выпускном трубопроводе установлен клапан с возможностью перекрытия сечения трубопровода (Патент США № 3703937, Кл. F 01/N 1/08, 1972).

Недостатком устройства является невысокая эффективность глушения шума при возникновении обратных течений в выпускной системе.

Задачей изобретения является повышение эффективности шумоглушения за счет предотвращения обратных течений в выпускной системе.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для глушения шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, содержащем выпускной трубопровод и глушитель, причем в выпускном трубопроводе установлен клапан с возможностью перекрытия сечения трубопровода, в отличие от прототипа клапан выполнен обратным и в закрытом положении перекрывает 80-90% сечения выпускного трубопровода.

Проведенные расчеты и эксперименты показали, что при закрытии дроссельной заслонки в выпускном трубопроводе возникают обратные течения газов, сопровождающиеся существенными колебаниями скорости газа и, соответственно, расхода, что вызывает значительный рост уровня шума (на несколько дБ). Как показывают расчеты и эксперименты, при одной и той же амплитуде колебаний расхода газа в выпускном патрубке уровень шума меньше, если не возникают обратные течения. Обратное течение газа в выпускном трубопроводе предотвращается установкой обратного клапана, что повышает эффективность шумоглушения.

Существо изобретения поясняют чертежами.

На фиг.1 представлена расчетная зависимость изменения скорости выхлопных газов в выпускном патрубке глушителя автомобиля ИЖ-2126 при закрытии дроссельной заслонки. На фиг.2 представлена измеренная зависимость изменения уровня шума выхлопа при закрытии дроссельной заслонки автомобиля ИЖ-2126. На фиг.3 изображена схема устройства для глушения шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания. На фиг.4 представлен пример конкретной реализации устройства. На фиг.5 представлена измеренная зависимость изменения уровня шума выхлопа при закрытии дроссельной заслонки автомобиля ИЖ-2126 с обратным клапаном в выпускном трубопроводе.

Из зависимости на фиг.1 видно, что в выпускном патрубке возникают обратные течения (скорость отрицательна) с сохранением колебаний скорости, а график на фиг.2 показывает, что на режиме обратных течений, соответствующих времени 0,5-1 сек, наблюдается значительный рост шума.

Устройство для глушения шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания (см. фиг.3) содержит головку блока цилиндров 1, связанную через выпускной трубопровод 2, в котором установлен обратный клапан 3, с глушителем 4. Обратный клапан 3 представляет собой установленную на оси 5 тонкостенную пластину 6.

Устройство работает следующим образом. При прямом течении под действием потока газа обратный клапан 3, установленный в выпускном трубопроводе 2, открыт. При изменении направления течения газа обратный клапан 3 под действием кинетической энергии потока газа автоматически перекрывает сечение выпускного трубопровода 2, предотвращая обратное течение и увеличение шума.

При перекрытии сечения выпускного трубопровода 2 на величину, меньшую 80-90%, обратные течения сохраняются, и уровень шума остается достаточно большим. Перекрытие на 100% по сравнению с 80-90% практически не сказывается на шуме.

В выпускном трубопроводе 2 (см. фиг.4) устанавливают обратный клапан 3, который представляет собой тонкостенную пластину 6, установленную на оси 5, смещенную относительно центральной оси трубопровода с возможностью поворота. При изменении направления потока газа пластина перекрывает сечение трубопровода. В закрытом положении обратный клапан 3 перекрывает 80-90% сечения выпускного трубопровода 2. Как показали испытания выпускной системы с клапаном на автомобиле ИЖ-2126, уменьшение шума составляет 3-4 дБ, что поясняет график изменения уровня шума выхлопа при закрытии дроссельной заслонки при наличии обратного клапана в выпускном трубопроводе (см. фиг.5). Из графика видно, что максимальный шум после закрытия дроссельной заслонки (интервал времени 0,5-1 сек) значительно меньше, чем без обратного клапана (см. фиг.2).

Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить эффективность шумоглушения за счет введения обратного клапана, предотвращающего возникновение обратных течений газа в выпускной системе двигателя внутреннего сгорания.