RU2017985C1

RU2017985C1 - Silencer for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2017985C1
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Чистов
Original assignee: Александр Викторович Чистов
Priority date: 1992-07-20
Filing date: 1992-07-20
Publication date: 1994-08-15
Also published as: AU4765593A

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: silencer has blade swirlers 11,21 positioned in end baffles 6,7. Width of blades 13 increases downstream. Narrow faces of blades 13, which is provided with plugs 15,23, face inlet branch pipe 2. Front face wall of the silencer is made of nozzle 3. The acceleration of gases, which is provided by the silencer, is so high that vacuum occurs at the inlet of the engine when its inlet valve is closed. The vacuum contributes to discharging gases from the next cylinder and improved filling of it with air-fuel mixture. EFFECT: enhanced efficiency of the engine. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к глушителям шума выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано в выхлопных системах карбюраторных, дизельных и других двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to engine building, and in particular to silencers of exhaust gases of internal combustion engines, and can be used in exhaust systems of carburetor, diesel and other internal combustion engines.

Глушители шума выхлопных газов, устанавливаемые на выходе выхлопной системы двигателя, работают на принципе многократного расширения поступающих в них газов, которое происходит в камерах глушителя, разделенных перегородками и сообщающихся одна с другой, например, через закрепленные в перегородках трубки со скошенными концами, обращенными скосами к центру камеры. В результате расширения газов при поступлении из одной камеры глушителя в другую падает их температура и давление, что приводит к снижению уровня шума газов на выходе из глушителя [1]. Exhaust silencers installed at the outlet of the engine exhaust system operate on the principle of multiple expansion of the gases entering them, which occurs in the silencer chambers, separated by partitions and communicating with each other, for example, through tubes fixed in the partitions with beveled ends facing the bevels to center of the camera. As a result of the expansion of gases when entering from one chamber of the muffler to another, their temperature and pressure drop, which leads to a decrease in the noise level of gases at the outlet of the muffler [1].

Глушение шума выхлопа, осуществляемое подобным образом, является глушением статического типа, при котором газы начинают перетекать из предыдущей камеры в последующую, когда их давление в первой из камер превысит давление во второй. До этого момента происходит лишь заполнение газами объема предыдущей камеры и их скорость на выходе из коллектора двигателя оказывается сравнительно небольшой, т.е. имеет место как бы торможение газов на входе глушителя, и на выходе цилиндра двигателя создается избыточное давление газов. Следствием этого является наличие остаточных выхлопных газов в цилиндре после выхлопа, при нахождении поршня в верхней мертвой точке. Это, в свою очередь, приводит к неполному последующему наполнению цилиндра воздушно-бензиновой смесью (карбюраторные двигатели) или воздухом (дизельные двигатели) и к уменьшению количества кислорода в цилиндре. Поэтому при сгорании топлива температура и давление газов в цилиндре будут ниже, чем в случае, когда остаточные выхлопные газы в нем отсутствуют, и топливо будет гореть медленнее. Все это увеличивает расход топлива и, соответственно, снижает КПД двигателя, а также его мощность. Кроме того, в выхлопных газах увеличивается содержание вредных примесей (углекислый газ, двуокись азота, органические соединения). Exhaust silencing, carried out in a similar way, is static damping, in which gases begin to flow from the previous chamber to the next, when their pressure in the first of the chambers exceeds the pressure in the second. Up to this point, only the volume of the previous chamber is filled with gases and their speed at the outlet of the engine manifold is relatively small, i.e. there is a kind of gas braking at the inlet of the muffler, and an excess gas pressure is created at the exit of the engine cylinder. The consequence of this is the presence of residual exhaust gases in the cylinder after the exhaust, when the piston is at top dead center. This, in turn, leads to incomplete subsequent filling of the cylinder with air-gasoline mixture (carburetor engines) or air (diesel engines) and to a decrease in the amount of oxygen in the cylinder. Therefore, during fuel combustion, the temperature and pressure of the gases in the cylinder will be lower than in the case when there are no residual exhaust gases in it, and the fuel will burn more slowly. All this increases fuel consumption and, accordingly, reduces the efficiency of the engine, as well as its power. In addition, the content of harmful impurities (carbon dioxide, nitrogen dioxide, organic compounds) increases in exhaust gases.

Для увеличения мощности и КПД двигателя внутреннего сгорания в его выхлопную систему устанавливают специальные устройства, например, устройство, представляющее собой цилиндрическую трубу со спиралью, расположенной с зазором относительно внутренней поверхности трубы. Это устройство разгоняет поток отработавших газов, создавая кратковременное разрежение на выходе цилиндра двигателя при закрытом выпускном клапане (2). To increase the power and efficiency of the internal combustion engine, special devices are installed in its exhaust system, for example, a device that is a cylindrical pipe with a spiral located with a gap relative to the inner surface of the pipe. This device accelerates the flow of exhaust gases, creating a short-term vacuum at the exit of the engine cylinder with the exhaust valve closed (2).

Однако устройство имеет сравнительно большие габариты и его установка в выхлопную систему двигателя в ряде случаев связана с определенными неудобствами. Кроме того, поскольку в выхлопной системе за устройством следует глушитель, на входе которого, как было указано выше, создается избыточное давление, то выигрыш в КПД и мощности двигателя при использовании этого устройства оказывается незначительным (примерно 3%). However, the device has a relatively large size and its installation in the exhaust system of the engine in some cases is associated with certain inconveniences. In addition, since there is a silencer behind the device in the exhaust system, at the inlet of which, as mentioned above, excess pressure is created, the gain in efficiency and engine power when using this device is insignificant (about 3%).

Существуют и другие пути повышения мощности двигателя, например турбонаддув - продувка цилиндра компрессором с целью вывода из него остаточных выхлопных газов (дизельные двигатели большой мощности) или увеличение продолжительности одновременного открытия впускного и выпускного клапанов цилиндра (двигатели в спортивных автомобилях). Однако применение таких мер сопровождается увеличением расхода топлива и значительного повышения КПД двигателя не достигается. There are other ways to increase engine power, for example, turbocharging - blowing the cylinder with a compressor to remove residual exhaust gases from it (high-power diesel engines) or increasing the length of time the cylinder inlet and outlet valves open simultaneously (engines in sports cars). However, the application of such measures is accompanied by an increase in fuel consumption and a significant increase in engine efficiency is not achieved.

Известен глушитель шума выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с впускным и выпускным патрубками, разделенными тремя перегородками на впускную, выпускную и две промежуточных камеры. Впускной патрубок закреплен на передней торцевой стенке с плоской поверхностью, а выпускной - на задней торцевой стенке, выполненной в виде конфузора, т.е. усеченного конуса, сужающегося в направлении газового потока. В крайних перегородках установлены с помощью фланцев конические щелевые завихрители, обращенные навстречу газовому потоку, а в периферийных отверстиях средней перегородки закреплены трубки, имеющие на выпускных концах скосы, обращенные к оси корпуса. Кроме того, в средней перегородке соосно корпусу установлена центральная трубка, сообщающая первую по потоку промежуточную камеру с выпускной камерой. Эта центральная трубка проходит внутри второго по потоку завихрителя, причем ее входной конец перфорирован [3]. Known silencer of exhaust gases of an internal combustion engine, comprising a housing with inlet and outlet pipes, separated by three partitions into the inlet, outlet and two intermediate chambers. The inlet pipe is mounted on the front end wall with a flat surface, and the exhaust pipe is mounted on the rear end wall, made in the form of a confuser, i.e. truncated cone, tapering in the direction of the gas stream. In the extreme partitions, conical slotted swirls are installed with flanges facing the gas flow, and tubes are installed in the peripheral holes of the middle partition with bevels at the outlet ends facing the housing axis. In addition, a central tube is installed in the middle wall coaxially to the housing, which communicates the first in the intermediate flow chamber with the exhaust chamber. This central tube passes inside the second downstream swirler, and its inlet end is perforated [3].

В этом глушителе благодаря наличию второго завихрителя и диффузора перед выпускным патрубком, в первой промежуточной камере, куда поступают газы из первого завихрителя, создается определенное разрежение. Это приводит к увеличению скорости газов в выхлопной системе и способствует некоторому увеличению КПД и мощности двигателя (расход топлива в двигателе при использовании этого глушителя снижается на 10-15%). Таким образом, глушитель помимо осуществления основной функции - глушения шума выхлопа, обладает способностью улучшать характеристики двигателя по сравнению с вариантом, когда этот двигатель работает с традиционным глушителем, действующим по принципу статического дросселирования. Дальнейшее же улучшение этих характеристик двигателя (КПД, мощность, расход топлива, уменьшение количества вредных веществ в выхлопе) с помощью глушителя, без введения в выхлопную систему специальных, предназначенных для этой цели устройств, не может быть обеспечено в силу следующих особенностей рассмотренной конструкции. In this muffler, due to the presence of a second swirler and a diffuser in front of the exhaust pipe, a certain rarefaction is created in the first intermediate chamber, where gases from the first swirler enter. This leads to an increase in the speed of gases in the exhaust system and contributes to some increase in efficiency and engine power (fuel consumption in the engine when using this muffler is reduced by 10-15%). Thus, the muffler, in addition to performing the main function of suppressing exhaust noise, has the ability to improve engine performance compared to the version when this engine operates with a traditional muffler operating on the principle of static throttling. Further improvement of these engine characteristics (efficiency, power, fuel consumption, reduction of the amount of harmful substances in the exhaust) using a muffler, without introducing special devices designed for this purpose into the exhaust system, cannot be achieved due to the following features of the design considered.

Во-первых, скорость газа на входе глушителя ограничена из-за плоской поверхности передней торцевой стенки корпуса, иначе говоря, среза впускного патрубка, и не может достигнуть некоторой критической величины, при которой создается разрежение на выходе из цилиндра достаточно высокого уровня (технический вакуум). Во-вторых, щелевой завихритель обладает недостаточной пропускной способностью, чтобы проходящие через него газы развили скорость, необходимую для возникновения такого разрежения на выходе из цилиндра. Увеличение же размеров щелей в завихрителях недопустимо, так как при этом снижается эффективность глушения. Firstly, the gas velocity at the silencer inlet is limited due to the flat surface of the front end wall of the housing, in other words, the cut-off of the inlet pipe, and cannot reach a certain critical value at which a vacuum is created at the exit from the cylinder of a sufficiently high level (technical vacuum) . Secondly, the slit swirler has insufficient throughput so that the gases passing through it develop the speed necessary for such a rarefaction to occur at the exit of the cylinder. An increase in the size of the slots in the swirlers is unacceptable, since this reduces the efficiency of jamming.

Задачей изобретения является создание глушителя шума выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающего увеличение скорости поступающих в него газов до критической величины, при которой на выходе из двигателя создается разрежение более высокого уровня, что дает возможность улучшить способность глушителя, повышать КПД и мощность двигателя, снижать расход потребляемого им топлива и количество вредных веществ в выхлопных газах. The objective of the invention is to provide a silencer for the exhaust gases of an internal combustion engine, which ensures an increase in the velocity of the gases entering it to a critical value, at which a higher level vacuum is created at the engine outlet, which makes it possible to improve the silencer's ability, increase engine efficiency and power, and reduce consumption fuel consumption and the amount of harmful substances in exhaust gases.

Для решения указанной задачи в глушителе шума выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус, разделенный перегородками на камеры, с впускным патрубком на передней по потоку газов торцевой стенке и выпускным патрубком на задней торцевой стенке, выполненной в виде конфузора, и установленные в корпусе два завихрителя, первый из которых закреплен с помощью фланца в первой по потоку газов перегородке а второй - в последней перегородке, согласно изобретению, передняя торцевая стенка корпуса выполнена в виде сопла, а каждый из завихрителей представляет собой лопастной завихритель, лопатки которого прикреплены одним торцом к фланцу, а другим торцом лопатки обращены к впускному патрубку, причем ширина лопаток увеличивается в направлении потока газов, на торцах лопаток, обращенных к впускному патрубку, закреплена заглушка, а площадь проходного сечения фланца второго завихрителя не меньше площади проходного сечения фланца первого завихрителя. To solve this problem, in the exhaust silencer of an internal combustion engine, comprising a housing divided by partitions into chambers, with an inlet pipe on the front end wall of the gas stream and an exhaust pipe on the rear end wall, made in the form of a confuser, and two swirlers installed in the body the first of which is fixed with a flange in the first gas flow partition and the second in the last partition, according to the invention, the front end wall of the housing is made in the form of a nozzle, and each of the swirls is a blade swirl whose blades are attached at one end to the flange, and the other end of the blades are facing the inlet pipe, and the width of the blades increases in the direction of gas flow, at the ends of the blades facing the inlet pipe, a plug is fixed, and the area of the passage section of the flange the second swirler is not less than the flow area of the flange of the first swirler.

Выполнение передней торцевой стенки в виде сопла обеспечивает разгон и резкое расширение газов, поступающих через впускной патрубок без запирания последнего. При этом установленный за соплом лопастной завихритель, обладая более высокой пропускной способностью по сравнению со щелевым ввиду большого зазора между лопатками, образующего как бы расширяющуюся от центра к периферии щель, позволяет полностью освободить впускную камеру от газов до поступления их очередной порции из следующего цилиндра двигателя. Увеличению пропускной способности завихрителя содействует также переменная ширина его лопаток, благодаря которой газы на выходе из завихрителя заполняют всю площадь отверстия его фланца. Эти соображения касаются также и второго завихрителя, площадь проходного сечения фланца которого должна быть не меньше площади проходного сечения фланца первого завихрителя во избежание торможения газового потока в глушителе. Заглушка, установленная на передних торцах лопаток каждого завихрителя, служит для равномерной подачи газов по длине лопаток. The implementation of the front end wall in the form of a nozzle provides acceleration and a sharp expansion of the gases entering through the inlet pipe without locking the latter. At the same time, a bladed swirler installed behind the nozzle, having a higher throughput compared to the slotted one due to the large gap between the blades, which forms as if expanding from the center to the periphery of the slot, allows the inlet chamber to be completely freed from gases until the next portion arrives from the next engine cylinder. Variable width of its blades also contributes to increase the throughput of the swirl, due to which the gases at the outlet of the swirl fill the entire area of the hole of its flange. These considerations also apply to the second swirler, the cross-sectional area of the flange of which should be not less than the square of the cross-sectional area of the flange of the first swirler in order to avoid inhibition of the gas flow in the muffler. A plug mounted on the front ends of the blades of each swirler serves to uniformly supply gases along the length of the blades.

Наличие в предлагаемом глушителе передней торцевой стенки в виде сопла и лопастных завихрителей с увеличивающейся в направлении газового потока шириной лопаток обеспечивает достижение столь больших скоростей потока, что на входе глушителя при закрытии выхлопного клапана цилиндра двигателя создается разрежение очень высокого уровня, которое способствует выходу выхлопных газов из следующего цилиндра и лучшее наполнение его воздушно-бензиновой смесью, в том числе кислородом. В итоге предлагаемый глушитель повышает КПД и мощность двигателя, снижает расход топлива, а также уменьшает содержание вредных веществ в выхлопных газах. The presence in the proposed muffler of the front end wall in the form of a nozzle and blade swirls with a wider blade width in the direction of the gas flow ensures such high flow rates that a very high level vacuum is created at the inlet of the muffler when the exhaust valve of the engine cylinder is closed, which contributes to the exit of exhaust gases from the next cylinder and the best filling of it with an air-gas mixture, including oxygen. As a result, the proposed muffler increases the efficiency and engine power, reduces fuel consumption, and also reduces the content of harmful substances in the exhaust gases.

Глушитель может содержать вакуумный эжекторный насос, расположенный между завихрителями и включающий три сопряженных между собой усеченных конуса, средний из которых перфорирован. The silencer may contain a vacuum ejector pump located between the swirlers and including three interconnected truncated cones, the middle of which is perforated.

Кроме того, в первой по потоку газов камере соосно первому завихрителю может быть установлена эжекторная трубка, закрепленная в заглушке этого завихрителя и проходящая между его лопатками и внутри отверстия его фланца, причем открытый торец эжекторной трубки обращен в сторону второго завихрителя. In addition, in the first gas flow chamber coaxial to the first swirler, an ejector tube can be installed, fixed in the plug of this swirler and passing between its blades and inside the holes of its flange, the open end of the ejector tube facing the second swirler.

Глушитель может также содержать третий лопастной завихритель, лопатки которого одним торцом прикреплены к фланцу, закрепленному в промежуточной перегородке, расположенной между указанными первой и последней перегородками, а другим торцом обращены к впускному патрубку, причем ширина лопаток третьего завихрителя увеличивается в направлении потока газов, на торцах его лопаток, обращенных к впускному патрубку, закреплена заглушка, площадь проходного сечения фланца третьего завихрителя не меньше площади проходного сечения фланца первого завихрителя, а площадь проходного сечения фланца второго завихрителя не меньше площади проходного сечения фланца третьего завихрителя. The silencer may also contain a third blade swirl, the blades of which are attached at one end to a flange mounted in an intermediate partition located between the first and last partitions, and the other end face at the inlet, the width of the blades of the third swirl increasing in the direction of gas flow at the ends its blades facing the inlet pipe, a cap is fixed, the area of the passage section of the flange of the third swirler is not less than the area of the passage section of the flange of the first swirl and flow area of the second swirler flange is not less than the passage section area of the flange of the third swirler.

Введение этих элементов в конструкцию глушителя улучшает указанные выше характеристики двигателя и к тому же обеспечивает снижение уровня шума выхлопных газов. The introduction of these elements into the design of the muffler improves the engine characteristics indicated above and also ensures the reduction of the noise level of exhaust gases.

На фиг. 1 изображен один из вариантов выполнения предлагаемого глушителя, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - другой вариант выполнения предлагаемого глушителя, продольный разрез. In FIG. 1 shows one embodiment of the proposed muffler, a longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 2; in FIG. 4 is another embodiment of the proposed silencer, a longitudinal section.

Глушитель шума выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания содержит цилиндрический корпус 1 (фиг. 1) с впускным патрубком 2 на передней торцевой стенке, выполненной в виде сопла 3, например, конической формы, и выпускным патрубком 4 на задней торцевой стенке, выполненной в виде конфузора 5. Пространство внутри корпуса 1 разделено перегородками 6 и 7 на впускную 8, промежуточную 9 и выпускную 10 камеры. Во впускной камере 8 установлен лопастной завихритель 11, закрепленный своим фланцем 12 в перегородке 6. Лопатки 13 завихрителя 11, приваренные торцом к фланцу 12, расположены по касательной к окружности, ограничивающей отверстие 14 последнего, как видно на фиг. 2, и перпендикулярно его поверхности, хотя возможна установка лопаток 13 под острым углом к поверхности фланца 12. Ширина лопаток 13 завихрителя 11 увеличивается в направлении газового потока: наибольшую ширину лопатка 13 имеет на торце, прикрепленном к фланцу 12 (фиг. 3), а наименьшую - на торце, обращенном к впускному патрубку 2. Для лопаток, установленных перпендикулярно плоскости фланца 12 завихрителя, оптимальным является соотношение ширины торцов лопаток 1 : 2. The silencer of exhaust gases of an internal combustion engine comprises a cylindrical body 1 (Fig. 1) with an inlet pipe 2 on the front end wall made in the form of a nozzle 3, for example, of a conical shape, and an exhaust pipe 4 on the rear end wall made in the form of a confuser 5 The space inside the housing 1 is divided by partitions 6 and 7 into the inlet 8, intermediate 9 and outlet 10 of the camera. In the inlet chamber 8, a blade swirler 11 is mounted, fixed with its flange 12 in the partition 6. The blades 13 of the swirl 11, which are butt-welded to the flange 12, are tangent to the circle bounding the hole 14 of the latter, as can be seen in FIG. 2, and perpendicular to its surface, although it is possible to install the blades 13 at an acute angle to the surface of the flange 12. The width of the blades 13 of the swirler 11 increases in the direction of gas flow: the greatest width of the blade 13 has on the end attached to the flange 12 (Fig. 3), and the smallest - at the end facing the inlet pipe 2. For blades mounted perpendicular to the plane of the swirl flange 12, the ratio of the width of the ends of the blades 1: 2 is optimal.

К меньшим, обращенным к впускному патрубку 2 торцам лопаток 13 приварена заглушка 15, например, в виде диска, перекрывающая поперечное сечение завихрителя 11 - диаметр заглушки 15 по меньшей мере равен диаметру окружности 16, проходящей через наружные кромки лопаток 13 в местах их крепления к фланцу 12, т.е. вокруг их более широких торцов. В заглушке 15 соосно завихрителю 11 закреплена эжекторная трубка 17, обращенная закрытым торцом к впускному патрубку 2. Эта трубка 17 проходит внутри завихрителя 11 и ее открытый торец расположен заподлицо с выходным (находящимся в камере 9) торцом фланца 12. Удаленный от завихрителя 11 конец эжекторной трубки 17 перфорирован. A plug 15 is welded to the smaller ends of the blades 13 facing the inlet pipe 2, for example, in the form of a disk, overlapping the cross section of the swirler 11 — the diameter of the plug 15 is at least equal to the diameter of the circle 16 passing through the outer edges of the blades 13 at the points of their fastening to the flange 12, i.e. around their wider ends. An ejector tube 17 is fixed in the plug 15 coaxially to the swirl 11, facing the inlet pipe 2 with its closed end. This tube 17 extends inside the swirl 11 and its open end is flush with the outlet (located in the chamber 9) end of the flange 12. The end of the ejector is remote from the swirl 11 tube 17 is perforated.

В промежуточной камере 9 установлен эжекторный вакуумный насос, состоящий из трех расположенных последовательно усеченных конусов 18, 19 и 20, сопряженных между собой основаниями, причем первый конус 18 обращен большим основанием к впускному патрубку 2, а конуса 19 и 20 обращены большими основаниями к выпускному патрубку 4. Средний конус 19 перфорирован. В камере 9 за эжекторным насосом находится второй лопастной завихритель 21, фланец 22 которого закреплен в перегородке 7. Завихритель 21 аналогичен по конструкции завихрителю 11, т.е. имеет лопатки с увеличивающейся в направлении газового потока шириной и заглушку 23, приваренную к меньшим торцам лопаток. В заглушке 23 закреплена вторая эжекторная трубка 24, установленная относительно завихрителя 21 так же, как заглушка 15 относительно завихрителя 11. Конец трубки 24, на котором находится ее закрытый торец, перфорирован и расположен внутри конуса 19 эжекторного насоса. In the intermediate chamber 9, an ejector vacuum pump is installed, consisting of three consecutively truncated cones 18, 19 and 20, interconnected by bases, the first cone 18 facing the inlet pipe 2 with a large base, and the cones 19 and 20 facing the outlet pipe with large bases 4. The middle cone 19 is perforated. In the chamber 9, behind the ejector pump, there is a second vane swirl 21, the flange 22 of which is fixed in the partition 7. Swirl 21 is similar in design to swirl 11, i.e. has blades with a width increasing in the direction of the gas stream and a plug 23 welded to the smaller ends of the blades. A second ejector tube 24 is mounted in the plug 23, mounted relative to the swirler 21 in the same way as the plug 15 relative to the swirl 11. The end of the tube 24, on which its closed end is located, is perforated and located inside the cone 19 of the ejector pump.

Проходное сечение фланца 22 завихрителя 21 больше проходного сечения фланца 12 завихрителя 11 или в крайнем случае равно ему. Под проходным сечением фланца понимается площадь поперечного сечения его отверстия, свободная для прохождения газов. В рассматриваемом варианте выполнения глушителя, соответствующем фиг. 1, проходным сечением фланца каждого из завихрителей 11 и 21 является разность между площадью поперечного сечения этого фланца и площадью поперечного сечения вставленной в это отверстие эжекторной трубки 17 и 24 соответственно. Если же эжекторная трубка отсутствует, то проходное сечение фланца равно полной площади его отверстия. Предпочтительно, чтобы отношение проходного сечения фланца первого по потоку завихрителя 11 к проходному сечению фланца второго завихрителя 21 составляло 1 : 1,15, в этом случае достигается максимальное увеличение КПД и мощности двигателя при достаточно эффективном шумоглушении. Если же требования к качеству глушения снижены, как это имеет место в спортивных автомобилях, где доминирующим моментом является повышение мощности двигателя, то проходное сечение фланца завихрителя 21 может превышать проходное сечение фланца завихрителя 11 в 1,5 раза и более. The bore of the flange 22 of the swirler 21 is greater than or equal to the bore of the flange 12 of the swirler 11. By the passage section of the flange is meant the cross-sectional area of its hole, free for the passage of gases. In the exemplary silencer embodiment of FIG. 1, the bore of the flange of each of the swirlers 11 and 21 is the difference between the cross-sectional area of this flange and the cross-sectional area of the ejector tube 17 and 24 inserted into this hole, respectively. If the ejector tube is absent, then the bore of the flange is equal to the total area of its hole. It is preferable that the ratio of the flow cross section of the flange of the first downstream swirler 11 to the flow cross section of the flange of the second swirl 21 is 1: 1.15, in which case the maximum increase in efficiency and engine power is achieved with sufficiently effective noise attenuation. If the requirements for the quality of damping are reduced, as is the case in sports cars, where the dominant moment is an increase in engine power, then the flow cross section of the swirl flange 21 may exceed the flow cross section of the swirl 11 flange 1.5 times or more.

На фиг. 4 представлен другой вариант конструкции предлагаемого глушителя, в котором внутри корпуса 1 кроме перегородок 6 и 7 имеется промежуточная перегородка 25. В перегородке 25 закреплен с помощью фланца 26 третий лопастной завихритель 27 с заглушкой 28, выполненный и ориентированный аналогично завихрителям 11 и 21. Отличие этого варианта конструкции глушителя от рассмотренного выше состоит также в отсутствии эжекторных трубок в завихрителях 11 и 21 и вакуумного эжекторного насоса между ними. В связи с наличием дополнительной камеры 29, в которой расположен третий завихритель 27, глушитель имеет большую длину по сравнению с конструкцией, изображенной на фиг. 1. Площадь проходного сечения фланца 21 завихрителя 22 не меньше площади проходного сечения фланца 26 завихрителя 27, а площадь проходного сечения фланца 26 завихрителя 27 не меньше площади проходного сечения фланца 12 завихрителя 11. Оптимальное отношение площадей проходного сечения фланцев завихрителей 11, 27 и 21 составляет 1 : 1,15 : 1,3, а верхний предел этого отношения определяется допустимым уровнем шума выхлопных газов. In FIG. 4 shows another design variant of the proposed silencer, in which inside the housing 1, in addition to the partitions 6 and 7, there is an intermediate partition 25. In the partition 25, a third blade swirler 27 with a plug 28 is fixed with a flange 26, made and oriented similarly to the swirls 11 and 21. The difference between this The design option of the silencer from the above also consists in the absence of ejector tubes in the swirlers 11 and 21 and a vacuum ejector pump between them. Due to the presence of an additional chamber 29 in which the third swirler 27 is located, the silencer has a longer length compared to the structure shown in FIG. 1. The cross-sectional area of the flange 21 of the swirler 22 is not less than the square of the cross-section of the flange 26 of the swirl 27, and the square of the cross-section of the flange 26 of the swirler 27 is not less than the square of the cross-section of the swirl flange 12 11. The optimal ratio of the cross-sectional area of the swirl flanges 11, 27 and 21 is 1: 1.15: 1.3, and the upper limit of this ratio is determined by the permissible noise level of exhaust gases.

Возможны другие варианты выполнения глушителя, например в варианте на фиг. 1, могут отсутствовать эжекторный насос, образованный конусами 18, 19 и 20, и/или эжекторные трубки 17 и 24 или одна из этих трубок. Кроме того, в промежуточной перегородке 25 (фиг. 4) вместо завихрителя 27 могут быть установлены трубки со скошенными выпускными концами, обращенные скосами к оси корпуса, как в глушителе (3). Таким образом, эти элементы - средний лопастной завихритель 27 (фиг. 4), эжекторные трубки 17 и 24 (фиг. 1) и эжекторный насос не являются необходимыми для решения положенной в основу изобретения задачи, их наличие обеспечивает лишь дополнительное повышение мощности и КПД двигателя, снижение расхода топлива и снижение уровня шума выхлопных газов. Other silencing options are possible, for example in the embodiment of FIG. 1, there may be no ejector pump formed by cones 18, 19 and 20, and / or ejector tubes 17 and 24, or one of these tubes. In addition, in the intermediate partition 25 (Fig. 4) instead of the swirl 27 can be installed tubes with beveled exhaust ends, facing bevels to the axis of the body, as in the muffler (3). Thus, these elements - the middle blade swirl 27 (Fig. 4), the ejector tubes 17 and 24 (Fig. 1) and the ejector pump are not necessary to solve the problem underlying the invention, their presence provides only an additional increase in engine power and efficiency Reducing fuel consumption and reducing exhaust noise.

Предлагаемый глушитель работает следующим образом. Выхлопные газы из впускного патрубка 2 (фиг. 1) поступают в сопло 3 и разгоняются в нем, при этом происходит выравнивание давления и скорости газов по сечению сопла. В камере 6 газы резко расширяются, теряя скорость и температуру, направляются заглушкой 15 в зазоры между лопатками завихрителя 11 и в виде закрученной струи проходят через отверстие 14 его фланца 12. Лопастной завихритель обладает пропускной способностью, превышающей в 3-4 раза пропускную способность патрубка любой конфигурации с таким же проходным сечением при ламинарном потоке газов. Это связано, во-первых, с тем, что площадь входного сечения завихрителя, образованного большими зазорами между лопатками (зазорами по периферии завихрителя), больше площади выходного сечения, образованного меньшими зазорами (в центральной части завихрителя), как показано на фиг. 2. Поэтому лопастной завихритель действует как несколько конических сопел, в то время, как щелевой завихритель в глушителе (3) имеет щели с одинаковым сечением. Во-вторых, высокая пропускная способность лопастного завихрителя обусловлена также увеличением ширины его лопаток в направлении газового потока, поскольку в этом случае окружная скорость и давление газов, прошедших между лопатками завихрителя, увеличивается вдоль его оси с увеличением ширины лопаток и газы занимают все проходное сечение фланца. The proposed muffler operates as follows. Exhaust gases from the inlet pipe 2 (Fig. 1) enter the nozzle 3 and accelerate in it, while the pressure and gas velocity are equalized over the nozzle section. In chamber 6, the gases expand sharply, losing speed and temperature, are directed by plug 15 into the gaps between the blades of the swirler 11 and pass through the hole 14 of its flange 12 in the form of a swirling jet. The blade swirler has a throughput greater than 3-4 times the throughput of the pipe of any configurations with the same flow area for laminar gas flow. This is due, firstly, to the fact that the inlet cross-sectional area of the swirl formed by large gaps between the blades (gaps along the swirl periphery) is larger than the outlet cross-sectional area formed by smaller gaps (in the central part of the swirl), as shown in FIG. 2. Therefore, the blade swirl acts as several conical nozzles, while the slot swirl in the muffler (3) has slits with the same cross section. Secondly, the high throughput of the blade swirler is also due to an increase in the width of its blades in the direction of the gas flow, since in this case the peripheral speed and pressure of the gases passing between the blades of the swirler increases along its axis with an increase in the width of the blades and the gases occupy the entire passage section of the flange .

Таким образом, завихритель 11 обеспечивает быстрое удаление газов из камеры 8 до поступления следующей их порции, в результате чего в выхлопном коллекторе двигателя создается разрежение очень высокого уровня. Одновременно при прохождении газов через узкие зазоры между лопатками завихрителя и при их закрутке обеспечивается глушение шума выхлопа. Thus, the swirl 11 provides a quick removal of gases from the chamber 8 until the next portion arrives, as a result of which a very high level vacuum is created in the exhaust manifold of the engine. At the same time, when gases pass through the narrow gaps between the blades of the swirler and when they are twisted, the exhaust noise is suppressed.

Вылетая из отверстия фланца 12 закрученные газы расширяются как внутрь струи, так как по оси струи на выходе из этого отверстия создается вакуум эжекторной трубкой 17, так и наружу благодаря действию эжекторного вакуумного насоса. Резкое расширение закрученных газов сопровождается дальнейшим падением их температуры и, соответственно, давления. Перфорация на закрытом конце эжекторной трубки 17 способствует созданию дополнительного разрежения в камере 8. The swirling gases flying out of the opening of the flange 12 expand both inside the jet, since the vacuum is created by the ejector tube 17 along the axis of the jet at the outlet of this hole, and outward due to the action of the ejector vacuum pump. A sharp expansion of swirling gases is accompanied by a further drop in their temperature and, accordingly, pressure. Perforation at the closed end of the ejector tube 17 contributes to the creation of additional vacuum in the chamber 8.

Основная часть газового потока, закрученного с высокой скоростью, поступает по конусам 18 и 19 эжекторного насоса к завихрителю 21. Некоторая часть расширившихся газов проходит через перфорационные отверстия в конусе 19 и попадает в пространство между ним и корпусом. Завихритель 21 выбрасывает закрученную газовую струю в камеру 10, создавая в ней разрежение снаружи от струи, а эжекторная трубка 24 обеспечивает образование вакуума на выходе завихрителя 21 внутри струи. Когда давление газов внутри конусов эжекторного насоса станет меньше, чем давление газов, находящихся между конусом 19 и корпусом 1, газы через перфорационные отверстия конуса 19 проникают внутрь насоса, где они отсасываются эжекторной трубкой 24 и завихрителем 21. Таким образом, перфорация среднего конуса 19 эжекторного насоса служит для сглаживания импульса давления, обеспечивая эффективное глушение шума. Из камеры 10 газы через выпускной патрубок 4 выводятся в атмосферу. The main part of the gas flow swirling at high speed flows through the cones 18 and 19 of the ejector pump to the swirl 21. Some of the expanded gases pass through the perforations in the cone 19 and enter the space between it and the body. The swirler 21 throws a swirling gas stream into the chamber 10, creating a vacuum therefrom outside the stream, and the ejector tube 24 provides a vacuum at the outlet of the swirl 21 inside the stream. When the gas pressure inside the cones of the ejector pump becomes less than the pressure of the gases located between the cone 19 and the housing 1, the gases penetrate into the pump through the perforations of the cone 19, where they are sucked off by the ejector tube 24 and the swirl 21. Thus, the perforation of the middle cone 19 of the ejector the pump is used to smooth out the pressure pulse, providing effective damping of noise. From the chamber 10, the gases through the exhaust pipe 4 are discharged into the atmosphere.

Глушитель, изображенный на фиг. 4, работает аналогично. The silencer shown in FIG. 4, works similarly.

Таким образом, предлагаемый глушитель разгоняет поток отработавших газов до такой скорости, что при закрытии выпускного клапана цилиндра двигателя создается кратковременное разрежение очень высокого уровня. В результате облегчается выход газов из следующего цилиндра, производится продувка камеры сгорания воздушно-бензиновой смесью в карбюраторном двигателе или воздухом в дизельном двигателе при одновременном открытии впускного и выпускного клапанов. Это обеспечивает отсутствие выхлопных газов в камере сгорания, лучшее наполнение цилиндра смесью, включая кислород, что приводит к более эффективному сгоранию смеси, более быстрому, с более высокой температурой и под большим давлением. В итоге достигается повышение мощности и КПД двигателя и снижение расхода топлива. К тому же уменьшается количество вредных веществ в отработавших газах. Thus, the proposed muffler accelerates the flow of exhaust gases to such a speed that when closing the exhaust valve of the engine cylinder creates a short-term vacuum of a very high level. As a result, the exit of gases from the next cylinder is facilitated, the combustion chamber is purged with an air-gas mixture in a carburetor engine or with air in a diesel engine while opening the intake and exhaust valves. This ensures that there are no exhaust gases in the combustion chamber, better filling of the cylinder with the mixture, including oxygen, which leads to more efficient combustion of the mixture, faster, with a higher temperature and under high pressure. The result is an increase in engine power and efficiency and lower fuel consumption. In addition, the amount of harmful substances in the exhaust gas is reduced.

По сравнению с глушителем (3) предлагаемый глушитель обеспечивает увеличение мощности двигателя внутреннего сгорания более чем в 3 раза, снижение расхода топлива на 50-60%, и соответственно достаточно большое повышение КПД двигателя. Compared to the muffler (3), the proposed muffler provides an increase in the power of the internal combustion engine by more than 3 times, a reduction in fuel consumption by 50-60%, and, accordingly, a sufficiently large increase in engine efficiency.

Claims

1. SILENCER OF EXHAUST GASES OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE, comprising a cylindrical body with a front end wall in which an inlet pipe is fixed, a rear end wall made in the form of a confuser, with an exhaust pipe and partitions dividing the body into three chambers, and two swirlers of which is secured with a flange in the first gas flow partition, and the other in the second partition, characterized in that the front end wall of the housing is made in the form of a nozzle, swirls are equipped with plugs and patches, which are attached at one end to the flange, and at the other end, facing the inlet pipe, to the plug, each blade made with a width that increases in the direction of gas flow, and the passage section of the flange of the second swirler is made with an area not less than the area of the passage section flange of the first swirler.

2. The muffler according to claim 1, characterized in that it is equipped with a vacuum ejector pump located between the swirlers and made in the form of three truncated cones interconnected, the middle of which is made with perforation.

3. The muffler according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that in the first gas flow chamber coaxial to the first swirler there is an ejector tube fixed in the plug of this swirler and passing between its blades and inside the opening of its flange, the open end of the ejector tube facing the second swirl.

4. The muffler according to claim 1, characterized in that it is equipped with an intermediate partition located between the first and second partitions, and a third swirl with a plug and blades, which are attached at one end to a flange placed on the intermediate partition, and the other end facing the side of the inlet pipe, to the plug, each blade of the third swirler is made with a width increasing in the direction of gas flow, the passage section of the flange of the third swirler is made with an area not less than the area of the passage section of the flange of the first swirler, and the passage section of the flange of the second swirler is made with an area not less than the area of the passage section of the third swirler.