Спосіб глушіння шуму вихлопу і глушник шуму вихлопу двигуна внутрішнього згоряння

1. Спосіб глушіння шуму вихлопу двигуна внутрішнього згоряння, що включає подачу відпрацьованих газів до глушника, послідовну зміну їх об'єму, швидкості, напрямку руху в порожнині корпусу глушника і вихлоп в атмосферу, який відрізняється тим, що потік відпрацьованих газів на вході в порожнину корпусу глушника завихрюють, розширюють і розділяють в першій секції на дві частини, одну з яких переміщають до виходу по центральній частині глушника, а іншу частину потоку, переміщуваного по периферії, повторно завихрюють, розширюють в другій секції, розділяють на дві частини і одну частину відводять C2 2 (19) 1 3 Відомий пристрій глушіння шуму вихлопу двигунів внутрішнього згоряння [2]. Недоліки пристрою аналогічні недолікам способу. Відомий спосіб глушіння шуму вихлопу шляхом установлення на шляху руху відпрацьованих газів шумопоглинаючих матеріалів [3]. Недоліком способу є великі втрати потужності двигуна на подолання опору шумопоглинаючих матеріалів руху відпрацьованих газів. Відомий пристрій глушіння шуму вихлопу двигуна внутрішнього згоряння [3], що має корпус з розміщеним в ньому пористим звукопоглинальним матеріалом і замкнутими порожнинами, поглинаючими звукову енергію. Недоліки пристрою аналогічні недолікам способу. Найближчим технічним рішенням до пропонованого є спосіб глушіння шуму вихлопу для двигуна внутрішнього згоряння, заснований на послідовній зміні напряму і швидкості руху відпрацьованих газів в порожнині глушника [4]. Недоліком способу є великі втрати потужності двигуна на подолання опору при русі через глушник. Відомий пристрій для глушіння шуму вихлопу двигуна внутрішнього згоряння [4], що має порожнистий циліндровий корпус, три поперечні перегородки, які утворюють в порожнині корпусу чотири камери, центральну трубу впускання і труби з отворами, що зв'язують камери між собою. Недолік пристрою тотожний недоліку способу. В основу винаходу поставлена задача створення способу і пристрою для глушіння шуму вихлопу двигуна внутрішнього згоряння при істотно менших втратах потужності двигуна на прокачування відпрацьованих газів через глушник. Поставлена задача розв'язана тим, що в способі глушіння шуму вихлопу двигуна внутрішнього згоряння, що включає подачу відпрацьованих газів у глушник, послідовну зміну їх об'єму, швидкості, напрямку руху в порожнині корпусу глушника і вихлоп в атмосферу, згідно з винаходом потік відпрацьованих газів на вході в порожнину корпусу глушника завихрюють, розширюють і розділяють у першій секції на дві частини, одну з яких переміщають до виходу по центральній частині глушника, а іншу частину потоку, переміщуваного по периферії, повторно завихрюють, розширюють у другій секції, розділяють на дві частини і одну частину відводять по центральній частині глушника до виходу, а іншу частину потоку, переміщуваного по периферії, ще раз завихрюють, розширюють в третій секції і переводять частину відпрацьованих газів, що залишилася, з режиму турбулентного руху в режим ламінарного руху. Крім того, частину потоку відпрацьованих газів, переміщуваного по периферії в першій секції, додатково відводять до виходу. Поставлена задача розв'язана також тим, що в глушнику шуму вихлопу двигуна внутрішнього згоряння, що містить порожнистий корпус, поперечні перегородки, що утворюють в порожнині корпусу секції, патрубок введення, що зв'язує 80749 4 вихлопний тракт двигуна з першою секцією, встановлену в перегородках коаксіальну трубу, що сполучає першу секцію з вихідним колектором, патрубок вихлопу, згідно з винаходом в патрубку введення і поперечних перегородках встановлені кільцеві завихрювачі, кільцевий канал, розташований навкруг коаксіальної труби, сполучає другу секцію з вихідним колектором, в третій секції розміщені обичайки, що утворюють кільцеві щілини, а резонаторні трубки розміщені по периферії корпусу і сполучають першу секцію з вихідним колектором. При застосуванні даного способу зниження втрат потужності в глушнику виникає проблема скорочення часу виходу двигуна на максимальну потужність. Для забезпечення розширення діапазону регулювання потужності в порожнині глушника встановлюють резонаторні трубки з довжиною, близькою до довжини глушника з концентрично розташованими обичайками змінної довжини, що зменшується до центру, утримувані радіально встановленими пластинами з довжиною, близькою до половини довжини глушника або в порожнині глушника встановлюють трубну решітку-теплообмінник, охолоджуваний атмосферним повітрям, причому довжина труб в решітці близька до половини довжини глушника. Фізична суть винаходу полягає в тому, що при наданні обертання відпрацьованим газам на вході в глушник у його вхідній секції відбувається розділення молекул за швидкостями їх руху. Більш швидкі молекули концентруються уздовж зовнішньої стінки секції А, а молекули з меншими швидкостями зміщуються до центральної частини секції А (ефект Ранкі). Оскільки швидкість молекул визначає температуру газу, то в центрі секції А газ виявляється істотно холоднішим, тобто має значно меншу в'язкість. Він уздовж осі глушника видаляється з глушника. Гарячий газ біля стінок через кільцевий отвір з лопатками надходить в секцію Б. оскільки газ надходить в секцію Б завихреним, в ній також відбувається розділення газу на більш холодний біля центральної трубки, що починається в секції А, і гарячий біля зовнішньої поверхні секції Б. Більш холодний газ видаляється з секції Б кільцевим каналом, утвореним трубкою, що починається в секції А, і трубкою, що відходить від секції Б; решта газу з більш високою температурою проходить через кільцевий канал в секцію В, розширяється і також видаляється з порожнини глушника через вихідний патрубок. В оптимальних формах виконання відпрацьований газ ділиться на безліч частин і видаляється з секції В тонкими кільцевими щілинами або трубками. Оскільки число Рейнольда для потоку газу пропорційно ширині щілини або діаметру трубки, то його значення різко зменшується. Режим потоку з турбулентного стає ламінарним. Гідравлічний опір потоку газу стає пропорційним не квадрату швидкості газу, а пропорційним швидкості в першому степені, тобто різко зменшується. Таким чином, втрати енергії на проходження через глушник зменшуються за рахунок: 5 - розподілу потоку на частини в секції А і видалення охолодженої частини в обхід секцій Б і В; - розподілу потоку на частини в секції Б і видалення охолодженої частини газу в обхід секції В; - переведення частини відпрацьованих газів, що залишилася, з режиму турбулентного руху в режим ламінарного руху. Суть винаходу пояснюється кресленням, де в поздовжньому розрізі зображений глушник шуму вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння, що реалізує відповідний винаходові спосіб. Глушник має порожнистий корпус 1, патрубок 2 введення відпрацьованих газів, вхідний завихрювач 3, секцію 4 А розділення, кільцевий завихрювач 5, перегородку 6, секцію 7 Б розділення, кільцевий завихрювач 8, перегородку 9, коаксіальну трубку 10, кільцевий канал 11, резонаторні трубки 12, обичайки 13, вихідний колектор 14, патрубок 15 вихлопу. Патрубок 2 введення відпрацьованих газів і патрубок 15 вихлопу кріпляться на торцях корпусу 1, вхідний завихрювач 3 встановлений в патрубку 2 введення відпрацьованих газів. Всередині корпусу 1 розміщені секції 4 А і 7 Б розділення, секція Б і вихідний колектор 14, перегородки 6 і 9. Трубка 10 проходить з секції 4 А через секцію 7 Б до вихідного колектора 14. Кільцевий канал 11 проходить від секції 7 Б розділення до вихідного колектора 14. Резонаторні трубки 12 проходять через секції 4 А, 7 Б розділення, обичайки 13 у вихідний колектор 14. Завихрювачі 5 і 8 встановлені в перегородках 6 і 9. Обичайки 13 розміщені в секції В. Глушник працює таким чином. Відпрацьовані гази входять в порожнистий корпус 1 через патрубок 2 введення і завихрювач 3 в секцію 4 А розділення. Гарячий газ із секції 4 А через завихрювач 5 в перегородці 6 надходить до наступної секції 7 Б розділення, а холодний газ по трубці 10 видаляється у вихідний колектор 14. В секції 7 Б розділення відбувається розділення частини відпрацьованих газів, що залишилася, на дві частини. Холодний газ видаляється кільцевим каналом 11 у вихідний колектор 14, а гарячий газ через завихрювач в перегородці 9 надходить до секції В і через кільцеві щілини, утворені обичайками 13, надходить до вихідного колектора 14. Частина газу з секції 4 А розділення через резонансні трубки 12 надходить до вихідного колектора 14. З вихідного колектора відпрацьовані гази через патрубок 15 вихлопу відводяться в атмосферу. Відповідно до комплексу науково-дослідних робіт і натурних випробувань пропонованого глушника шуму двигуна внутрішнього згоряння отримані такі результати: 1. Підвищення ефективної потужності двигуна більш, ніж на 12%. 2. Зниження витрати палива на 0,7-1л на кожні 100км шляху. Показник протитиску на ежекційному глушнику менше на 27-28% у порівнянні із заводською системою. 80749 6 3. Значне (20-30%) зниження шкідливих речовин у вихлопі автомобіля - С, NO і СН. 4. Зниження шуму вихлопу двигуна у всьому діапазоні частот на 3,5-3,9%. 5. Поліпшення динаміки розгону автомобіля (двигуну "легше дихати") 6. Збільшення моторесурсу двигуна більш, ніж на 10-15%. 7. Зниження ваги вихлопної системи в 2-3 рази залежно від конкретної марки автомобіля. Дані, вказані в пунктах 1-7, узяті з протоколів випробувань лабораторії випробувань ДТС ДержавтотрансНДІпроект. 8. Збільшення терміну експлуатації системи вихлопу, продовження її ресурсу. Гарантійний термін служби глушника - 10 років з дня монтажу на автомобіль (300000км пробігу автомобіля або 6000 мотогодин роботи двигуна автомобіля). Середній термін нормальної роботи глушника становить не менше 15 років з дня монтажу на автомобіль (400000км пробігу авто або 8000 мотогодин роботи двигуна автомобіля). Література: 1. Патент RU №2240427, F01N1/06, 2002. 2. Заявка на винахід RU N2004102337, F01N1/00, 2004. 3. Патент RU №2241127, F01N1/10, 2003. 4. Патент RU №2224896, F01N1/08, 2002.