Глушник шуму вихлопу двигуна внутрішнього згорання

Винахід відноситься до машинобудування, в першу чергу - до двигунобудування, а саме - до глушників шуму вихлоп у двигунів внутрішнього згорання. При створенні глушників постає два завдання: по-перше, забезпечити найбільшу е фективність шумоглушіння; по-друге, добитися найменшої втрати потужності на глушнику двигуна внутрішнього згорання. На задоволення цих двох, протилежних одна одній, вимог направлені зусилля конструкторів та винахідників. Відомий, вибраний як аналог, глушник шум у випуску [1], який містить циліндричний корпус, вхідний та вихідний патрубки, встановлені на внутрішній поверхні корпусу і споряджені конічними перфорованими частинами, які звужуються, звернені одна до одної і з'єднані між собою за допомогою проміжного циліндричного патрубка, причому вхідний патрубок підключений до вихідної магістралі, а його конічна частина виконана з діаметром отворів перфорації більшим діаметра отворів перфорації конічної частини вихідного патрубка, а сумарна площа отворів перфорації конічної частини вхідного патрубка і отворів проміжного патрубка виконана більшою площі отвору випускної магістралі. Завдяки струменям, які формуються із коаксіального струменю за допомогою отворів, руйнується хвиле утворення в центральному струмені. Це приводить до дроблення самого центрального струменю і до підвищення частоти звукових коливань. Оскільки на створення коливань високої частоти витрачається більша енергія, ніж на створення коливань низької частоти, як по спектру впливу, так і по рівню звуку в даному глушнику досягається значна ефективність шумоглушіння. З іншого боку, наявність центрального струменя в цілому зменшує гідравлічний опір на шляху газового потоку. Це приводить і до зменшення потужності, яка затрачується на проштовхування газу через глушник. Недоліком відомого глушника є його недостатня акустична ефективність, зумовлена спрощеним шляхом розгалужень газових стр уменів. Відомий, вибраний як аналог, глушник шуму двигуна вн утрішнього згорання [2], який містить корпус, споряджений впускним і випускним патрубками і розділений за допомогою першої, другої та третьої перегородок на камери, причому перша перегородка виконана у вигляді зрізаного конуса, зверненого малою основою в бік випускного патрубка і спряжена більшою основою з впускним патрубком; друга перегородка виконана у вигляді зрізаного конуса, спряженого малою основою з першою перегородкою, а більшою основою - з корпусом; третя перегородка виконана у вигляді конуса, зверненого вершиною в бік впускного патрубка і спряженого основою з корпусом, а її перфорація виконана на периферійній частині конусної поверхні. При роботі двигуна потік газів поступає через впускний патрубок, першу і другу перфоровані перегородки в перші дві камери. В першій камері відбувається зниження швидкості потоку і згладжування пульсацій. З другої камери потік газів направляється на третю перфоровану перегородку, яка змінює його напрямок за рахунок наявності неперфорованої зони в області вершини конуса. Через третю перегородку газовий потік поступає в третю камеру і далі через випускний патрубок виходить в атмосферу. Недоліком описаного глушника є значні втрати енергії на проходження через нього газів, хоча це і забезпечує значну акустичну ефективність. Отже, якщо порівняти два згадані глушника, то побачимо, що перший забезпечує менші втрати енергії двигуна при незначній акустичній ефективності, а другий має значну акустичну ефективність, але, на жаль, і значні втрати енергії двигуна. Відомий, вибраний як прототип, глушник шуму двигуна внутрішнього згорання [3], який містить корпус з впускним і випускним патрубками, впускну, проміжну і випускні камери, з яких випускні камери виконані з перфорованими стінками, розміщені в корпусі вздовж його осі та з'єднані між собою перепускним патрубком. Пульсуючий потік вихлопних газів через впускний патрубок поступає у вп ускну камеру, де відбувається розширення газів та часткове згладжування пульсацій. Із впускної камери через тангенційні щілини частина газу поступає у випускну камеру, а інша частина через зазор між корпусом і стінками випускної камери - в проміжну камеру, де відбувається додаткове зниження звукових коливань. Потоки газів, які поступають із проміжної камери через тангенційні щілини, закручуються послідовно за або проти годинникової стрілки, переміщуються назустріч один одному до зон розширення випускної камери, де взаємодіють і утворюють зони підвищеного статичного тиску, які забезпечують відсмоктування газу по осі глушника через ділянку з'єднання випускної камери, де газ розширюється у вип ускний патрубок. В цьому глушнику, в порівнянні з двома попередніми, наявне більш збалансоване підвищення і акустичної ефективності, і економічності - зменшення втрат енергії на глушнику двигуном внутрішнього згорання. Акустична ефективність забезпечується більш активним комплексом глушіння шумів: розширенням об'єму на шляху пересування газів, дроселюванням вихлопних газів через щілини, закручуванням потоків. Зменшення енергетичних втрат досягається більшою направленістю потоку газів, відсутністю відбивних елементів. Недоліками відомого глушника є його недостатня акустична ефективність через невикористання більш ефективних методів придушення шуму і неекономічність, оскільки втрати енергії вихлопними газами значні з-за сильного опору на шляху від вп ускного патрубка до випускного з-за відсутності центрального струменя. У винаході вирішується задача збільшення ефективності глушника за рахунок збільшення перемішування газів завдяки наявності поперечних до центрального потоку вихлопних газів радіальних струменів, як відцентрових, так і доцентрових, а також завдяки перемішуванню гарячих вихлопних газів із струменями холодного оточуючого повітря. Одночасно вирішується задача зменшення втрати потужності двигуна шляхом зменшення загального опору проходженню вихлопних газів через глушник завдяки наявності центрального струменя від впускного патрубка до випускного, оскільки останні співвісні і являють собою суцільний газопровід з камерами і перепускними патрубками. Поставлена задача досягається тим, що глушник шуму ви хлопу дви гуна внутрішнього згорання містить корпус з впускним та випускним патрубками, передню, впускну, проміжну, випускну та задню камери, які розміщені в корпусі вздовж його осі, з яких внутрішні камери виконані перфорованими і з'єднані між собою перепускними патрубками, при цьому камери безпосередньо з'єднані з впускним та випускним патрубками, а перепускні патрубки, а також частини впускного та випускного патрубків, розміщені в корпусі, виконані перфорованими, порожнина корпусу з'єднана з атмосферою через отвори в корпусі, які виконані в передній його стінці, а також в боковій стінці по її периметру в місцях напроти початку перфорації камер. На Фіг.1 зображений запропонований глушник шуму, поздовжній переріз; на Фіг.2 - вид А на Фіг.1; на Фіг.3 - глушник з отворами на боковій стінці корпусу. Глушник шуму ви хлопу містить корпус, який складається з бокової 1, передньої 2 та задньої 3 стінок, впускний 4 та випускний 5 патрубки, впускну 6 та випускну 7 камери, перепускний патрубок 8, конічні перехідники 9, які з'єднують камери з патрубками. В частинах впускного 4 та випускного 5 патрубків, розміщених в корпусі, в перепускному патрубку 8, а також у вп ускній 6 та випускній 7 камерах виконані круглі отвори 10 перфорації, а в передній стінці 2 - фігурні отвори 11 для засмоктування навколишнього повітря (Фіг.2). Між передньою стінкою 2 і впускною камерою 6 знаходиться передня камера 12, між впускною 6 та випускною 7 камерами - проміжна 13, а між випускною камерою 7 і задньою стінкою 3 - задня камера 14. В боковій стінці корпусу 1 по її периметру в місцях напроти початку перфорації камер 6 і 7 можуть бути виконані отвори 15 (Фіг.3). Глушник шуму вихлоп у працює наступним чином. Вихлопні гази і звукові хвилі по впускному патрубку 4 попадають у впускну камеру 6, а далі - через перепускний патрубок 8 у випускну камеру 7, а з останньої - у випускний патрубок 5. Оскільки швидкість вихлопних газів у впускному патрубку 4, в перепускному патрубку 8 та у випускному патрубку 5 велика, тиск у них падає і гази відповідно з камер 12, 13 і 14 засмоктуються в патрубки. При падінні тиску в камері 14 гази в її порожнину через щілину між боковою стінкою корпусу 1 і випускною камерою 7 засмоктуються з камери 13, а в останню - аналогічним чином із камери 12 через щілину між боковою стінкою корпусу 1 і впускною камерою 6. В камеру 12 засмоктується повітря з навколишнього середовища через отвори 11 передньої стінки 2. Таким чином, в камеру 12 попадає навколишнє повітря, а в камери 13 і 14 - суміш повітря з вихлопними газами. При виконанні отворів 15 в боковій стінці корпусу 1 по її периметру в місцях напроти початку перфорації камер 6 і 7 в камери 13 і 14 попадає суміш, збагачена повітрям (Фіг.3). З камер 6 і 7 через отвори 10 в зв'язку з великою швидкістю повітря та суміші повітря з вихлопними газами в щілинах між боковою стінкою корпусу 1 і камерами 6 і 7 вихлопні гази, навпаки, виходять із камер в щілини. Таким чином, струмінь вихлопних газів, який йде вздовж осі глушника від впускного патрубка 4 до випускного то пронизується доцентрово спрямованими струменями холодного повітря в перфорованій частині патрубка 4 з камери 12, то в камері 6 із струменя відцентрово відсмоктуються струмені суміші в кільцеву щілину, то в перепускному патрубку 8 основний струмінь пронизується доцентровими струмочками з камери 13, то в камері 7 із струменя знову відцентрово відсмоктуються струмені суміші в кільцеву щілину, то через перфоровану частину ви хлопного патрубка 5 з камери 14 струмінь знову пронизується доцентровими струмочками суміші вихлопних газів з повітрям. Відбувається наче б „дихання" центрального струменю вихлопних газів („вдих - видих"), під час кожного з яких центральний струмінь почергово пронизується відцентровими та доцентровими струмочками газів. Завдяки цим радіальним доцентровим та відцентровим струмочкам відбувається перемішування між собою вихлопних газів низького і високого тисків, а також змішування гарячих вихлопних газів з відносно холодним навіть у спеку оточуючим повітрям. Це приводить до руйнування хвилеутворення в центральному струмені, а також до подрібнення самого центрального струменю і підвищення частоти звукових коливань. Оскільки на створення коливань високої частоти затрачується більша енергія, ніж на створення коливань низької частоти, як по спектру впливу, так і по рівню звуку в запропонованому глушнику досягається більша ефективінсть шумоглушіння. З іншого боку, наявність центрального струменю в цілому зменшує гідравлічний опір на шляху газового потоку. Це приводить і до зменшення потужності, яка затрачується на проштовхування газу через глушник. Отже, запропонована конструкція в порівнянні з відомою має наступні принципові відмінності та переваги: 1. Камери з перепускним патрубком безпосередньо з'єднані із впускним та випускним патрубками і являють собою суцільний газопровід, що зменшує втрату потужності двигуном. 2. Перепускний патрубок, який з'єднує перфоровані камери, а також частини впускного та випускного патрубків, розміщені в корпусі, виконані перфорованими, що збільшує перемішування газів завдяки наявності поперечних до центрального потоку вихлопних газів радіальних струмочків, як доцентрових так і відцентрових, а, отже, підвищує акустичну ефективність глушника. 3. Порожнина корпусу з'єднана з атмосферою через отвори в корпусі, які виконуються в передній стінці та, додатково, - в боковій стінці корпусу по його периметру в місцях напроти початку перфорації камер, що забезпечує ежекцію навколишнього повітря в корпус і його перемішування з вихлопними газами, охолодження і заспокоєння останніх, що також сприяє акустичній ефективності глушника. Винахід відповідає критерію новизни. Крім того, необхідний технічний результат досягається всією заново введеною сукупністю ознак, яка у відомих літературних і патентних джерелах не виявлена. Отже, пропозиція відповідає критерію винахідницького рівня. Джерела інформації 1. Тарханов О.В. Глушитель шума выпуска. Авт. свид. СССР №1170 181 от 28.02.1983г. МКИ F01N1/08. БИ №28 от 30.07.1985г. 2. Даммер В.Х., Бычков В.П., Конев Е.А. Глушитель шума двигателя вн утренного сгорания. Авт. свид. СССР №1236 122 от 25.12.1984г. МКИ F01N1/08. БИ №21 от 07.06.1986г. 3. Хоружий В.А. Глушитель шума двигателя внутреннего сгорания. Авт. свид. СССР №1257 254 от 26.09.1984г. МКИ F01N1/08. БИ №34 от 15.09.1986г.