Способ повышения эффективности сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания с помощью глушителя шума и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателю внутреннего сгорания и системе выпуска отработанных газов. Способ повышения эффективности сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания с помощью глушителя шума, заключающийся в том, что в имеющемся в системе выпуска глушителе создают противодавление входящим в него отработанным газам, тем самым замедляют выход отработанных газов из рабочего цилиндра двигателя, а затем ускоряют выход отработанного газа из глушителя и рабочего цилиндра двигателя. Глушитель шума содержит корпус с двумя торцевыми стенками, в полость корпуса входят своими торцевыми частями выпускной патрубок и впускной патрубок, который выполнен за одно целое с выхлопным трубопроводом, соединенным с двигателем внутреннего сгорания, причем в полость корпуса дополнительно введен отражатель отработанных газов, который выполнен в виде стакана, помещенного внутри торцевой части выпускного патрубка и закрепленного с ним, а между наружной поверхностью отражателя и внутренней поверхностью торцевой части выпускного патрубка имеется воздушный зазор, отражатель расположен перед торцом впускного патрубка, повернут к нему своей полостью и отделен от него воздушным зазором. Изобретение обеспечивает повышение эффективности сгорания топлива в двигателе с помощью глушителя шума. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к двигателю внутреннего сгорания и системе выпуска отработанных газов.

Известны способы повышения эффективности сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания, заключающиеся в улучшении условий сгорания топлива в рабочем цилиндре двигателя за счет выбора необходимого соотношения между топливом и воздухом в топливновоздушной смеси [1, 2].

Недостатком известных способов является недостаточно полное сгорание топлива в рабочем цилиндре двигателя внутреннего сгорания.

Известен способ повышения эффективности сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания (прототип), заключающийся в том, что в рабочий цилиндр двигателя внутреннего сгорания вводят необходимую по составу для сгорания топливно-воздушную смесь, осуществляют ее сгорание, открывают выпускной клапан и удаляют отработанный газ через систему выпуска. При этом кроме необходимой топливно-воздушной смеси в зону свечи перед зажиганием вводят дополнительно обогащенную смесь, зажигают ее и от пламени обогащенной смеси зажигают остальную смесь в рабочем цилиндре [2].

Недостатком известного способа является недостаточно полное сгорание топлива в рабочем цилиндре двигателя внутреннего сгорания. Это объясняется следующим. При горении смеси после открывания выпускного клапана отсутствует возможность управления процессом горения в рабочем цилиндре. При открывании клапана происходит выброс из цилиндра отработанных газов и резкое снижение давления в цилиндре, что приводит к прекращению горения смеси. Вместе с отработанными газами выбрасываются в выпускную систему остатки несгоревшего топлива, что в свою очередь приводит к повышенному содержанию в продуктах выброса вредных компонентов.

Одним из путей устранения указанного недостатка является использование устройств, имеющихся в системе выпуска отработанных газов, в частности глушителя шума.

Известны глушители шума, содержащие корпус с введенными в полость корпуса впускным и выпускным патрубками и шумоподавляющими элементами [3, 4].

Недостатком известных глушителей является невозможность обеспечения с их помощью более полного сгорания топлива в рабочем цилиндре двигателя внутреннего сгорания.

Наиболее близким по технической сущности заявляемому устройству является глушитель шума (прототип), содержащий корпус с двумя торцевыми стенками, в полость корпуса входят своими торцевыми частями выпускной патрубок и впускной патрубок, который выполнен за одно целое с выхлопным трубопроводом, соединенным с двигателем внутреннего сгорания [4].

Недостатком известного глушителя шума является невозможность обеспечения с помощью него более полного сгорания топлива в рабочем цилиндре двигателя внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение эффективности сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания с помощью глушителя шума путем увеличения времени горения смеси за счет более плавного снижения давления в рабочем цилиндре при открывании выпускного клапана.

Указанная цель достигается тем, что в способе повышения эффективности сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания с помощью глушителя шума, заключающемся в том, что в рабочий цилиндр двигателя внутреннего сгорания вводят необходимую по составу для сгорания топливно-воздушную смесь, осуществляют ее сгорание, открывают выпускной клапан и удаляют отработанный газ через систему выпуска, в имеющемся в системе выпуска глушителе создают противодавление входящим в него отработанным газам, тем самым замедляют выход отработанных газов из рабочего цилиндра двигателя и этим обеспечивают более полное сгорание топлива в рабочем цилиндре, а затем ускоряют выход отработанных газов из глушителя и рабочего цилиндра двигателя.

Поставленная цель достигается также тем, что в глушитель шума, содержащий корпус с двумя торцевыми стенками, в полость корпуса входят своими торцевыми частями выпускной патрубок и впускной патрубок, который выполнен за одно целое с выхлопным трубопроводом, соединенным с двигателем внутреннего сгорания, дополнительно введен отражатель отработанных газов, который выполнен в виде стакана, помещенного внутри торцевой части выпускного патрубка и закрепленного с ним, а между наружной поверхностью отражателя и внутренней поверхностью торцевой части выпускного патрубка имеется воздушный зазор, отражатель расположен перед торцом впускного патрубка, повернут к нему своей полостью и отделен от него воздушным зазором.

Введенный отражатель отработанных газов обеспечивает поворот газового потока из впускного патрубка на 180^o, часть отраженных газов направляется против газового потока из впускного патрубка, тем самым создает противодавление и замедляет выход газов в глушитель из впускного патрубка, а следовательно, и из рабочего цилиндра двигателя, что позволяет осуществить более полное сгорание топлива в рабочем цилиндре.

Именно введение отражателя отработанных газов приводит к замедлению на начальной стадии выхода газов из впускного патрубка, а следовательно, и из рабочего цилиндра двигателя, а после начала выхода отработанного газа из выпускного патрубка к ускорению выхода газа из глушителя, а также из рабочего цилиндра.

Замедление выхода газов из впускного патрубка происходит за счет создания противодавления отраженными от отражателя газами, а также увеличения давления в объеме глушителя за счет подсоса воздуха из выпускного патрубка в объем глушителя за счет эжекторного эффекта, возникающего в воздушном зазоре между отражателем и внутренней частью торца выпускного патрубка.

Ускорение выхода газа из глушителя происходит за счет наличия в объеме глушителя повышенного давления к началу выхода газа из выпускного патрубка.

Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить соответствие их критерию "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемые изобретения от прототипа, не были выявлены, и потому они обеспечивают заявляемым техническим решениям соответствие критерию "существенные отличия".

Предложенный способ и устройство для его реализации поясняются чертежом.

Двигатель внутреннего сгорания 1 связан с системой выпуска, содержащей выхлопной трубопровод 2, выполненный за одно целое с впускным патрубком, введенным своей торцевой частью 3 в глушитель, содержащий корпус 4 с двумя торцевыми стенками 5, 6. В полость глушителя введен отражатель отработанных газов 7, который выполнен в виде стакана, помещен внутри торцевой части выпускного патрубка 8 и связан с ним креплением 9, 10. Между наружной поверхностью отражателя и внутренней поверхностью торцевой части выпускного патрубка 8 имеется воздушный зазор. Отражатель 7 расположен перед торцом впускного патрубка 3, повернут к нему своей полостью и отделен от него воздушным зазором.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

При введении в рабочий цилиндр двигателя внутреннего сгорания 1 необходимой по составу для сгорания топливно-воздушной смеси осуществляют ее сгорание. При открывании выпускного клапана двигателя 1 отработанный газ через выхлопной трубопровод и впускной патрубок 3 попадает во внутреннюю полость отражателя 7. За счет части газа, отраженного от отражателя 7, создается противодавление выходящим из впускного патрубка 3 газам, тем самым замедляется их выход в полость глушителя из впускного патрубка 3, а следовательно, и выход газа из рабочего цилиндра двигателя 1. Этим обеспечивают более полное сгорание топлива в цилиндре двигателя.

Повернутый отражателем 7 поток газа начинает выходить через воздушный зазор между торцом впускного патрубка 3 и внутренней поверхностью отражателя 7 в объем глушителя. При этом в области между торцом выпускного патрубка 8 и наружной поверхностью отражателя 7 за счет эжекторного эффекта на начальной стадии входа газа в глушитель создается разрежение, и воздух из выпускного патрубка 8 засасывается в объем глушителя.

За счет поступающего в глушитель отработанного газа и подсоса воздуха из выпускного патрубка 8 в объеме глушителя повышается давление, что также приводит к замедлению выхода газа в объем глушителя из впускного патрубка 3, а следовательно, к более полному догоранию топлива в цилиндре двигателя 1.

При начале выхода отработанного газа из глушителя через воздушный зазор между внешней поверхностью отражателя 7 и внутренней поверхностью выпускного патрубка 8 эжекторный эффект исчезает и наличие избыточного давления в объеме глушителя приводит к ускорению выхода отработанного газа из объема глушителя, а следовательно, и из объема цилиндра, через выпускной патрубок 8. Далее процесс повторяется вновь.

Использование заявляемых изобретений позволяет осуществить более полное сгорание топлива в двигателе внутреннего сгорания по сравнению со способом и устройством аналогичного назначения (прототип) и, как следствие, снизить содержание вредных веществ в выхлопных газах.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР, SU N 1232836 A1, кл. F 02 В 1/00, 1986.

2. Авторское свидетельство СССР, SU N 648131 A, F 02 B 17/00, 1979 (прототип).

3. Авторское свидетельство СССР, SU N 1453059 A1, кл. F 01 N 1/08, 1989.

4. Авторское свидетельство СССР, SU N 1370264 A1, кл. F 01 N 7/00, (прототип).

Формула изобретения

1. Способ повышения эффективности сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания с помощью глушителя шума, заключающийся в том, что в рабочий цилиндр двигателя внутреннего сгорания вводят необходимую по составу для сгорания топливно-воздушную смесь, осуществляют ее сгорание, открывают выпускной клапан и удаляют отработанный газ через систему выпуска, отличающийся тем, что в имеющемся в системе выпуска глушителе создают противодавление входящим в него отработанным газам, тем самым замедляют выход отработанных газов из рабочего цилиндра двигателя и этим обеспечивают более полное сгорание топлива в рабочем цилиндре, а затем ускоряют выход отработанного газа из глушителя и рабочего цилиндра двигателя.

2. Глушитель шума, содержащий корпус с двумя торцевыми стенками, в полость корпуса входят своими торцевыми частями выпускной патрубок и впускной патрубок, который выполнен за одно целое с выхлопным трубопроводом, соединенным с двигателем внутреннего сгорания, отличающийся тем, что в полость корпуса дополнительно введен отражатель отработанных газов, который выполнен в виде стакана, помещенного внутри торцевой части выпускного патрубка и закрепленного с ним, а между наружной поверхностью отражателя и внутренней поверхностью торцевой части выпускного патрубка имеется воздушный зазор, отражатель расположен перед торцом впускного патрубка, повернут к нему своей полостью и отделен от него воздушным зазором.

РИСУНКИ

Рисунок 1